本發(fā)明涉及一種硅基介孔材料的制備方法，特別涉及一種以松香基雙子表面活性劑為模板，來制備三維立方相介孔二氧化硅的方法，屬于表面活性劑應(yīng)用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

介孔材料由于其新穎的形貌、高度有序的納米結(jié)構(gòu)、高的比表面積和孔道體積等特點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于新型大分子催化劑、無機(jī)膜工業(yè)分離、藥物載體、酶固載、新型光電子材料以及多功能微反應(yīng)器的制備等方面。在介孔材料的制備過程中，表面活性劑作為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，對介孔材料的結(jié)構(gòu)及形貌有著重要的影響。因此，設(shè)計(jì)合成新型結(jié)構(gòu)的表面活性劑來作為介孔材料合成過程中的模板劑，有望獲得具有特殊形貌和性能的介孔材料。

雙子表面活性劑近年來以獨(dú)特的自組織行為受到人們極大的關(guān)注。雙子表面活性劑分子由兩個(gè)親水頭基、兩條疏水尾鏈和一個(gè)聯(lián)接鏈構(gòu)成，具有豐富的結(jié)構(gòu)要素。因此，以雙子表面活性劑作為模板劑在合成介孔材料方面也得到了較多的研究。松香是一種天然產(chǎn)物，主要由含有二萜結(jié)構(gòu)的樹脂酸組成。本發(fā)明以一種松香基雙子表面活性劑為模板，通過調(diào)節(jié)表面活性劑、硅源、水、乙醚以及堿性介質(zhì)的加入量，制備了形貌新穎，結(jié)構(gòu)規(guī)整以及吸附量高的介孔二氧化硅。由于其新穎的形貌和尺寸選擇性，該材料在催化，分離及藥物輸送方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種以松香基雙子表面活性劑為模板劑來合成三維立方相介孔二氧化硅材料的方法，并提供該材料的基本性能。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

以歧化松香中的主要成分脫氫樅酸為原料，來合成一種松香基雙子表面活性劑r-6-r，將其用做模板劑，控制多重合成參數(shù)，得到結(jié)構(gòu)新穎的介孔二氧化硅材料。該模板劑的結(jié)構(gòu)式如下：

該介孔材料的具體合成步驟如下：

第一步：將一定量的松香基雙子表面活性劑r-6-r加熱溶解在去離子水中，攪拌至溶液澄清，冷卻至室溫后，磁力攪拌下加入一定量無水乙醚。去離子水與無水乙醚的體積比為0.5～1.5。加入堿性介質(zhì)氨水調(diào)節(jié)體系的ph值至9.0～11.0，磁力攪拌混合均勻后，室溫條件下緩慢滴加正硅酸四乙酯。溶液的摩爾組成為正硅酸四乙酯：松香基雙子表面活性劑：水＝1：0.075～0.25：100～450。滴加完畢后，將混合物在恒溫水浴中繼續(xù)攪拌24h，得到二氧化硅前驅(qū)體。第二步：將所得濁液移入內(nèi)有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，并在353k～393k下晶化24～72h。第三步：產(chǎn)物經(jīng)乙醇與水洗滌數(shù)次至中性，置于烘箱中在363k干燥。干燥后的半成品置于馬弗爐中以2k/min的升溫速率緩慢升溫至823k焙燒5h去除模板劑，得到介孔二氧化硅材料。

介孔二氧化硅材料的介孔結(jié)構(gòu)及晶面參數(shù)：取一定量的介孔二氧化硅粉末干燥后，使用x射線衍射儀測定其介孔結(jié)構(gòu)。

介孔二氧化硅材料的樣品形貌：將樣品按照一定質(zhì)量分?jǐn)?shù)分散于無水乙醇中，滴加在載有碳支持膜的銅網(wǎng)上，自然晾干。使用掃描電子顯微鏡觀察樣品的微觀形貌。

介孔二氧化硅材料的孔道結(jié)構(gòu)：將樣品按照一定的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分散于無水乙醇中，滴加在載有碳支持膜的銅網(wǎng)上，自然晾干。使用透射電子顯微鏡觀察樣品的孔道結(jié)構(gòu)。

介孔二氧化硅材料的吸附量：樣品在523k下經(jīng)脫氣360min后，使用全自動比表面積及微孔物理吸附儀測定樣品的比表面積，孔體積以及孔徑分布。

有益效果

以松香基表面活性劑為模板劑，通過調(diào)節(jié)多重合成參數(shù)，可以得到結(jié)構(gòu)新穎的介孔二氧化硅材料。該介孔二氧化硅材料具有新穎的啞鈴狀形貌，具有三維立方相結(jié)構(gòu)，空間群屬于ia3d晶系。該介孔二氧化硅材料還具有較高的比表面積，較大的孔體積以及較為集中的孔徑分布。由于其新穎的形貌和尺寸選擇性，該介孔二氧化硅材料在催化、分離及藥物輸送方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1介孔二氧化硅材料的小角x射線衍射圖。

圖2介孔二氧化硅材料的掃描電鏡圖。

圖3介孔二氧化硅材料的透射電鏡圖。

圖4介孔二氧化硅材料的n2吸附-脫附等溫線。

圖5介孔二氧化硅材料的bjh孔徑分布曲線。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：取松香基雙子表面活性劑(3.54g，0.0035mol)，加入去離子水(157.5g，8.75mol)，加熱溶解，攪拌至溶液澄清。待溶液冷卻至室溫，在劇烈攪拌下加入無水乙醚(131.25ml)。加入堿性介質(zhì)氨水調(diào)節(jié)體系的ph值至10.5。室溫條件下緩慢滴加正硅酸四乙酯(7.40g，0.035mol)。溶液的摩爾組成為正硅酸四乙酯：松香基表面活性劑：去離子水＝1：0.1：250，去離子水與乙醚的體積比為1.2：1。將混合液置于303k的恒溫水浴中攪拌24h，得到二氧化硅前驅(qū)體。將所得濁液移入內(nèi)有聚四氟乙烯內(nèi)襯的不銹鋼水熱反應(yīng)釜中，在373k下晶化36h。產(chǎn)物經(jīng)乙醇與去離子水洗滌數(shù)次至中性，置于烘箱中在363k干燥。干燥后的半成品置于馬弗爐中以2k/min的升溫速率緩慢升溫至823k焙燒5h去除模板劑，得到介孔二氧化硅材料。

實(shí)施例2：取一定量的介孔二氧化硅材料粉末干燥后，使用小角x射線衍射儀測定其介孔結(jié)構(gòu)，測試條件為管電壓40kv，管電流40ma，掃描速度2°/min，步長0.01°。

實(shí)施例3：將樣品以0.1％的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超聲分散于無水乙醇中，滴加在載有碳支持膜的銅網(wǎng)上，自然晾干。使用掃描電子顯微鏡觀察樣品的微觀形貌。

實(shí)施例4：將樣品以0.1％的質(zhì)量分?jǐn)?shù)超聲分散于無水乙醇中，滴加在載有碳支持膜的銅網(wǎng)上，自然晾干。使用透射電子顯微鏡觀察樣品的孔道結(jié)構(gòu)。

實(shí)施例5：將樣品在523k下脫氣360min后，使用全自動比表面積及微孔物理吸附儀測定樣品的吸附量。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種以松香基雙子表面活性劑為模板的介孔二氧化硅材料的制備及性能。本發(fā)明給出了該種介孔二氧化硅材料的合成方法、合成參數(shù)及性能。該材料具有三維立方相結(jié)構(gòu)，呈現(xiàn)出啞鈴狀形貌。該材料的比表面積為1171m2·g?1，孔體積為1.47cm3·g?1，孔徑分布主要集中在2.28nm。該介孔二氧化硅材料形貌新穎，結(jié)構(gòu)規(guī)整并且吸附量較高，由于其新穎的形貌和尺寸選擇性，該材料在催化、分離及藥物輸送方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：宋冰蕾;李文楷;陳景晶
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.06.26
技術(shù)公布日：2017.10.27