一種多級孔道球形蛋白石及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多級孔道球形蛋白石的合成方法，屬于無機(jī)材料領(lǐng)域，具體涉及一種納米片層自組裝形成多級孔道球形蛋白石的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多孔材料因?yàn)槠湓诖呋?、環(huán)保、分離分析、半導(dǎo)體及光電子器件、生物醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，近年來一直是研宄者關(guān)注的熱點(diǎn)。
[0003]目前，多級孔道結(jié)構(gòu)球形二氧化硅產(chǎn)物合成方法主要分為兩種，硬模版法和軟模板法。硬模板法主要是以球形炭材料，聚丙烯微球?yàn)槟０鍋砗铣啥嗉壙椎狼蛐味趸?，而軟模板主要是采用表面活性劑來合成多級結(jié)構(gòu)的球形二氧化硅。其中軟模板法具有孔結(jié)構(gòu)可調(diào)，形貌可控等諸多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的使用。典型的例子有:Kim采用雙頭表面活性劑做模板合成了多級的二氧化娃囊泡材料(Science，1998，282，1302) ;Yang等利用聚乙稀球和嵌段共聚物做模板合成了一系列多級結(jié)構(gòu)材料(Science，1998，282，2244) ；ffang等采用聚丙烯酸與陽離子表面活性劑做混合模板制備了多級結(jié)構(gòu)的單晶二氧化硅顆粒(Chem.Mater.，2010，22，3829)。吳立東等采用兩步法首先在溶膠-凝膠過程中添加適量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)得到二氧化硅顆粒，然后采用偽晶轉(zhuǎn)化技術(shù)得到多級孔道球形二氧化硅(CN103130229 A)。上述方法通常采用正硅酸乙酯或者硅酸鈉為硅源，并且使用了價格高昂的表面活性劑，合成成本高，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。
[0004]因此，如何利用廉價的原料如礦物硅源及傳統(tǒng)的陽離子表面活性劑來合成多級孔道結(jié)構(gòu)的晶化產(chǎn)物是一個亟待解決的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種采用傳統(tǒng)表面活性劑(CTAB)為模板劑，以酸活化后的坡縷石為硅源制備多級孔道球形蛋白石的方法。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0007]提供一種多級孔道球形蛋白石，所述多級孔道球形蛋白石為二氧化硅納米片自組裝而成的多層納米片層結(jié)構(gòu)的微球，二氧化硅納米片直徑為15-30nm，微球粒徑為0.5-1.5 μπι，每層納米片層中納米片之間形成孔道結(jié)構(gòu)，納米片層間形成連通的大孔道結(jié)構(gòu)。
[0008]本發(fā)明多級孔道球形蛋白石的制備方法步驟如下:
[0009]I)制備酸活化后的坡縷石:將坡縷石與鹽酸溶液按體積比1:10-1:100混合，處理2-12h，過濾后用蒸餾水洗滌至無氯離子，烘干、研磨得到酸活化后的坡縷石；
[0010]2)制備多級孔道球形蛋白石:以步驟I)所得酸活化后的坡縷石為硅源，加入溶有表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨的水中，調(diào)節(jié)體系pH值為11-12.5，在60-80°C條件下攪拌2-6h，然后于160-200°C水熱反應(yīng)24-120h，洗滌后熱處理得到多級孔道球形蛋白石。
[0011]按上述方案，步驟I)所述坡縷石粒徑要求目數(shù)為100目以上。
[0012]按上述方案，步驟I)所述鹽酸溶液的濃度為4-8mol/L。
[0013]按上述方案，步驟2)所述酸活化后的坡縷石與十六烷基三甲基溴化銨質(zhì)量比為1:2-4:1，所述酸活化后的坡縷石與水的質(zhì)量體積比為0.1-0.4g/10mL。
[0014]按上述方案，步驟2)所述調(diào)節(jié)體系pH值為采用濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)。
[0015]按上述方案，步驟2)所述熱處理工藝為550°C溫度條件下處理3_6h。
[0016]本發(fā)明的有益效果在于:1、本發(fā)明工藝簡單，克服現(xiàn)有技術(shù)難點(diǎn)，以傳統(tǒng)表面活性劑CTAB為模板劑，合成多級孔道結(jié)構(gòu)的晶化產(chǎn)物。2、有效利用坡縷石中的S12作為硅源，降低了成本，拓寬了坡縷石的應(yīng)用。3、本發(fā)明制備的多級孔道球形蛋白石顆粒均勻，可用于生物醫(yī)藥，環(huán)境保護(hù)，工業(yè)催化等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明實(shí)施例1所制備的酸活化后的坡縷石的TEM圖；
[0018]圖2為實(shí)施例3所制備的多級孔道球形蛋白石的XRD圖；
[0019]圖3為實(shí)施例3所制備的多級孔道球形蛋白石的TEM圖；
[0020]圖4為實(shí)施例3所制備的多級孔道球形蛋白石的場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0022]本發(fā)明實(shí)施例所用坡縷石為購買的坡縷石原礦，坡縷石粒徑為200目。
[0023]實(shí)施例1
[0024]將坡縷石與4M(mol/L)的鹽酸溶液按體積比1:10混合，處理2h，過濾后用去離子水洗滌至無氯離子，60°C溫度下烘干過夜并研磨后得到酸活化后的坡縷石，備用。如圖1所示為酸活化后的坡縷石的透射電鏡圖，由圖1可見酸處理后的坡縷石出現(xiàn)很多孔，表明酸處理脫Mg使其活性位點(diǎn)增多。
[0025]取0.1gCTAB溶于1mL水中，攪拌5min后加入0.4g上述酸活化后的坡縷石，用0.5mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其pH值為11.5，60°C條件下攪拌2h，然后于160°C水熱反應(yīng)72h，用大量水和乙醇洗滌并烘干，然后于550°C熱處理6h，即得到多級孔道球形蛋白石。
[0026]實(shí)施例2
[0027]將坡縷石與4M的鹽酸溶液按體積比1:10混合，處理10h，過濾后用去離子水洗滌至無氯離子，烘干并研磨后得到酸活化后的坡縷石，備用。
[0028]取0.2gCTAB溶于1mL水中，攪拌5min后加入0.2g上述酸活化后的坡縷石，用0.5mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其pH值為11.5，60°C條件下攪拌4h，然后于160°C水熱反應(yīng)72h，用大量水和乙醇洗滌并烘干，然后于550°C熱處理6h，即得到多級孔道球形蛋白石。
[0029]實(shí)施例3
[0030]將坡縷石與SM的鹽酸溶液按體積比1:10混合，處理12h，過濾后用去離子水洗滌至無氯離子，烘干并研磨后得到酸活化后的坡縷石，備用。
[0031]取0.2gCTAB溶于1mL水中，攪拌5min后加入0.2g上述酸活化后的坡縷石，用0.5mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)其pH值為12.0，60°C條件下攪拌6h，然后于20