進(jìn)行反應(yīng)5h，形成表面帶正電荷的單分散的介孔氧化硅空心球，進(jìn)一步水洗、干燥(50°C，3h)、焙燒(550°C，5h)，得到表面帶負(fù)電荷的單分散的介孔氧化硅空心球，所制備的有序介孔氧化硅空心球的球殼中具有有序的、呈放射狀的介孔孔道，空心球粒徑分布均勻，空心球粒徑為500nm，空心球殼層厚度均一約為IlOnm,比表面積為 1800m2/go
[0043]實施例3
[0044]本實施例提供一種快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，其包括如下步驟:
[0045](I)將正硅酸乙酯加入甲基叔丁基醚和乙醇按照體積比1:7組成的混合有機(jī)溶劑，形成澄清溶液，即為第一溶液體系，正硅酸乙酯和混合有機(jī)溶劑的體積比為1:30 ;
[0046](2)將尿素、十二烷基三甲基溴化銨、水和叔丁醇按照摩爾比5:0.03:90:90混合形成第二溶液體系；
[0047](3)將步驟⑴所得第一溶液體系和步驟(2)所得第二溶液體系混合，并在40°C條件下進(jìn)行攪拌反應(yīng)0.25h，攪拌速度為400轉(zhuǎn)/min，形成含有初級介孔氧化硅球的第三溶液體系，所述第一溶液體系和第二溶液體系的體積比為1:10 ;
[0048](4)向步驟(3)所述的第三溶液體系中加入OH的濃度為0.3mol/L的氨水溶液，第三溶液體系和碳酸鈉溶液的體積比為1:0.8，在25°C條件下進(jìn)行反應(yīng)24h，形成表面帶正電荷的單分散的介孔氧化硅空心球，進(jìn)一步水洗、干燥(80°C，2h)、焙燒(550°C，7h)，得到表面帶負(fù)電荷的單分散的介孔氧化硅空心球。
[0049]所制備的有序介孔氧化硅空心球的球殼中具有有序的、呈放射狀的介孔孔道，如圖3、圖4所示分別為本實施例制備得到的所述有序介孔氧化硅空心球的透射電鏡圖和掃描電鏡圖，可以看出，空心球的粒徑分布均勾約為660nm，殼層厚度均勾約為90nm，比表面積為 1560m2/g。
[0050]進(jìn)一步，如圖5所示為本實施例所制備的有序介孔氧化硅空心球的球殼的透射電鏡圖，從圖5中可以明確看出，所述介孔氧化硅空心球球殼中的孔道結(jié)構(gòu)排列有序，并且介孔孔道垂直于球殼表面，有利于分子或離子在貫穿介孔孔道完成在球殼兩側(cè)的傳輸，孔道孔徑為3.5nm。
[0051]實施例4
[0052]本實施例提供一種快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，其包括如下步驟:
[0053](I)將正硅酸丙酯加入叔丁醇和乙醇按照體積比1:2組成的混合有機(jī)溶劑，形成澄清溶液，即為第一溶液體系，正硅酸丙酯和混合有機(jī)溶劑的體積比為1:16 ;
[0054](2)將將氨水、十六烷基三甲基溴化銨、水和正丙醇按照摩爾比0.03:0.002:10:2混合形成第二溶液體系；
[0055](3)將步驟⑴所得第一溶液體系和步驟(2)所得第二溶液體系混合，并在25°C條件下進(jìn)行攪拌反應(yīng)0.5h，攪拌速度為400轉(zhuǎn)/min，形成含有初級介孔氧化硅球的第三溶液體系，第一溶液體系和第二溶液體系的體積比為1:3;
[0056](4)向步驟(3)所述的第三溶液體系中加入OH的濃度為0.03mol/L的碳酸鈉和氨水的混合溶液(碳酸鈉和氨水的質(zhì)量比為1:1)，第三溶液體系和碳酸鈉溶液的體積比為1:0.2，在30°C條件下進(jìn)行反應(yīng)12h，形成表面帶正電荷的單分散的介孔氧化硅空心球，進(jìn)一步水洗、干燥(100°C，Ih)、焙燒(550°C，3h)，得到表面帶負(fù)電荷的單分散的介孔氧化硅空心球，所制備的有序介孔氧化硅空心球的球殼中具有有序的、呈放射狀的介孔孔道，空心球粒徑分布均勻，空心球粒徑為260nm，空心球殼層厚度為60nm，比表面積為300m2/g。
[0057]實施例5
[0058]本實施例提供一種快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，其包括如下步驟:
[0059](I)將正硅酸乙酯加入正戊醇、乙醇和甲醇按照體積比為1:5:1.5組成的混合有機(jī)溶劑，形成澄清溶液，即為第一溶液體系，正硅酸乙酯和混合有機(jī)溶劑的體積比為1:60 ;
[0060](2)將氨水、十八烷基三甲基溴化銨、水和甲基叔丁基醚按照摩爾比1:0.015:85:46混合形成第二溶液體系；
[0061](3)將步驟(I)所得第一溶液體系和步驟(2)所得第二溶液體系混合，并在25°C條件下進(jìn)行攪拌反應(yīng)2h，攪拌速度為400轉(zhuǎn)/min，形成含有初級介孔氧化硅球的第三溶液體系，第一溶液體系和第二溶液體系的體積比為1:7;
[0062](4)向步驟(3)所述的第三溶液體系中加入OH的濃度為0.2mol/L的氨水溶液，第三溶液體系和碳酸鈉溶液的體積比為1:2.4，在30°C條件下進(jìn)行反應(yīng)lh，形成表面帶正電荷的單分散的介孔氧化硅空心球，進(jìn)一步水洗、干燥(50°C，3h)、焙燒(550°C，5h)，得到表面帶負(fù)電荷的單分散的介孔氧化硅空心球。
[0063]本實施例所制備的有序介孔氧化娃空心球具有有序的、呈放射狀的介孔孔道，空心球粒徑分布均勻，空心球粒徑為lOOnm，空心球殼層厚度為30nm，比表面積為1250m2/g。
[0064]實施例6
[0065]本實施例提供一種快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，其包括如下步驟:
[0066](I)將正硅酸乙酯加入叔丁醇和乙醇按照體積比1:3組成的混合有機(jī)溶劑，形成澄清溶液，即為第一溶液體系，正硅酸乙酯和混合有機(jī)溶劑的體積比為1:18 ;
[0067](2將氫氧化鈉、二十二烷基三甲基溴化銨、水和乙醇按照摩爾比0.08:0.06:58:31混合形成第二溶液體系；
[0068](3)將步驟(I)所得第一溶液體系和步驟(2)所得第二溶液體系混合，并在25°C條件下進(jìn)行攪拌反應(yīng)lh，攪拌速度為400轉(zhuǎn)/min，形成含有初級介孔氧化硅球的第三溶液體系，第一溶液體系和第二溶液體系的體積比為1:3;
[0069](4)向步驟(3)所述的第三溶液體系中加入lmol/L的氫氧化鈉溶液，第三溶液體系和碳酸鈉溶液的體積比為1:1.7，在20°C條件下進(jìn)行反應(yīng)lh，形成表面帶正電荷的單分散的介孔氧化硅空心球，進(jìn)一步水洗、干燥(40°C，1h)、焙燒(550°C，1h)，得到表面帶負(fù)電荷的單分散的介孔氧化硅空心球。
[0070]本實施例所制備的有序介孔氧化娃空心球具有有序的、呈放射狀的介孔孔道，空心球粒徑分布均勻，空心球粒徑為2000nm，空心球殼層厚度為300nm，比表面積為960m2/g。
[0071]顯然，上述實施例僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明創(chuàng)造保護(hù)范圍之中。
【主權(quán)項】
1.一種快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，其包括如下步驟: (1)將硅源和第一有機(jī)溶劑按照體積比1:5-1:60混合形成第一溶液體系； (2)將第一堿性物質(zhì)、陽離子表面活性劑、水和第二有機(jī)溶劑按照摩爾比0.03-5:0.002-0.03:10-90:2-90 混合形成第二溶液體系； (3)將所述第一溶液體系與所述第二溶液體系混合，并在10-40°C、攪拌條件下反應(yīng)0.25-2h，形成含有初級介孔氧化硅球的第三溶液體系，所述第一溶液體系與所述第二溶液體系的體積比為1:2-1:10 ； (4)向步驟(3)所述的第三溶液體系中加入第二堿性物質(zhì)，并控制所述第三溶液體系和第二堿性物質(zhì)的體積比為1:0.2-1:3，在20-30°C條件下進(jìn)行反應(yīng)l_24h，形成表面帶正電荷的單分散的介孔氧化硅空心球，進(jìn)一步水洗、干燥、焙燒，即得表面帶負(fù)電荷的單分散的介孔氧化硅空心球。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，其特征在于，步驟(I)中，所述硅源為正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯或者正硅酸丁酯中的一種或幾種的混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，其特征在于，步驟(1)中，所述第一有機(jī)溶劑為甲醇、叔丁醇、甲基叔丁基醚、乙醇、正戊醇中的一種或幾種的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一所述的快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，其特征在于，步驟(2)中，所述第一堿性物質(zhì)為氫氧化鈉、氫氧化鉀、尿素或氨水中的一種或幾種的混合物。5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一所述的快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，步驟(2)中，所述陽離子表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨、十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨或二十二烷基三甲基溴化銨中的一種或幾種的混合物。6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，步驟(2)中，所述第二有機(jī)溶劑為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇、丁醇、叔丁醇、正戊醇或甲基叔丁基醚中的一種或幾種的混合物。7.根據(jù)權(quán)利要求1-6任一所述的快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，步驟(3)中，所述初級介孔氧化硅空心球的粒徑為100-2000nm，多分散系數(shù)為0.01-0.3。8.根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，步驟(4)中，所述第二堿性物質(zhì)為碳酸鈉、氨水或者氫氧化鈉中的一種或幾種的混合物，所述第二堿性物質(zhì)中OH的濃度為0.02-lmol/L.9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一所述的快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，步驟(4)中，所述干燥處理的溫度為40-100°C，所述干燥處理的時間為1-1Oh ;所述焙燒處理的溫度550°C，所述焙燒處理的時間為3-10h。10.根據(jù)權(quán)利要求1-9任一所述方法制備得到的單分散有序介孔氧化硅空心球，其特征在于，所述介孔氧化硅空心球的粒徑為100-2000nm，多分散系數(shù)為0.01-0.3，球殼厚度為30-300nm，球殼中具有有序的呈放射狀的介孔孔道，孔道孔徑為1.7-4.0nm,比表面積為.300-1800m2/go
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N快速制備單分散有序介孔氧化硅空心球的方法，通過將硅源分散于第一有機(jī)溶劑形成第一溶液體系，將第一堿性物質(zhì)、陽離子表面活性劑、水和第二有機(jī)溶劑按照適合摩爾比混合形成第二溶液體系，所述第一溶液體系與所述第二溶液體系混合并進(jìn)行反應(yīng)后形成含有初級介孔氧化硅球的第三溶液體系，之后向第三溶液體系中加入第二堿性物質(zhì)，在適合條件下進(jìn)行反應(yīng)，最終制備得到單分散有序介孔氧化硅空心球，本發(fā)明方法最快只需1.25h即可形成具有有序、呈輻射狀的介孔孔道的氧化硅空心球，且制備過程無需外加模板，生產(chǎn)工藝簡單，不需要復(fù)雜設(shè)備。
【IPC分類】C01B33/18
【公開號】CN105110343
【申請?zhí)枴緾N201510428268
【發(fā)明人】楊金龍, 馬寧, 張月, 席小慶, 許杰, 渠亞男, 張笑妍, 王亞利
【申請人】清華大學(xué), 河北勇龍邦大新材料有限公司
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月20日