化銨(TMAH)，密度1.01g/mL，質(zhì)量分數(shù)25%，分子量91.15g/mol ；
[0025]TE0S，密度 0.931g/mL，分子量 208.33g/mol。
[0026]實施例1:不同尺寸實心S1jft米粒子的制備(固定催化劑濃度，改變反應(yīng)時間)
[0027]在50mL乙醇體系中，加入lmL水，再加入1ml 0.1 lmol/L的TMAH水溶液，在反應(yīng)溫度恒定25°C后，快速加入1.25mL TE0S，繼續(xù)在25°C恒定溫度條件下，攪拌反應(yīng)不同時間(0.5h、lh、3h和6h)，反應(yīng)結(jié)束后四個樣品離心去上清，再水洗一遍后，將四個粒子分別分散在30mL純水中，分別制備出130nm，155nm, 175nm,和200nm，單分散性良好的實心Si02納米粒子。
[0028]四個粒子樣品分別進行紅外光譜表征(見圖2)，可清晰觀察到，四個粒子樣品中TMAH相對含量不同，“S1-0-Si”縮合度也不同，反應(yīng)時間越短，Si02粒子中TMAH相對含量最高，而“S1-0-Si”縮合度最低，而反應(yīng)時間越長，粒子尺寸越大，TMAH相對含量越少，“S1-0-Si”縮合度也越高，即TMAH催化合成的Si02納米粒子，內(nèi)、外殼層的縮合度存在差異，內(nèi)部殼層縮合度明顯低于外部殼層。
[0029]實施例2:不同尺寸實心S1jfi米粒子的制備(固定反應(yīng)時間，改變催化劑濃度)
[0030]在50mL 乙醇體系中，加入 lmL 水，再分別加入 lmL 0.027mol/L，lmL 0.055mol/L，lmL 0.llmol/L和lmL 0.16mol/L TMAH水溶液，在反應(yīng)溫度恒定25°C后，快速加入1.25mLTE0S，繼續(xù)在25°C恒定溫度條件下，攪拌3小時。反應(yīng)結(jié)束后離心去上清，再水洗一遍后，將粒子分散在30mL純水中，分別制備出約60nm，llOnm, 150nm，和200nm，單分散性良好的實心Si02納米粒子。
[0031]實施例3:不同粒徑及殼層厚度的空心結(jié)構(gòu)S1jft米粒子的制備
[0032]將實施例2制備的60nm實心Si02納米粒子，投入到30mL純水中后，在pH為8條件下，40°C加熱孵化1小時，即可制備出約60nm粒徑、10nm殼層厚度的空心結(jié)構(gòu)Si02納米粒子;
[0033]將實施例2制備的llOnm實心Si02納米粒子，投入到30mL純水中后，在pH為9條件下，50°C加熱孵化3小時，即可制備出約llOnm粒徑、20nm殼層厚度的空心結(jié)構(gòu)Si02納米粒子;
[0034]將實施例2制備的150nm實心Si02納米粒子，投入到30mL純水中后，在pH為10條件下，90°C加熱孵化3小時，即可制備出約150nm粒徑、30nm殼層厚度的空心結(jié)構(gòu)Si02m米粒子。
[0035]將實施例2制備的200nm實心Si02納米粒子，投入到30mL純水中后，在pH為10條件下，90°C加熱孵化24小時，即可制備出約200nm粒徑、50nm殼層厚度的空心結(jié)構(gòu)Si02納米粒子。
[0036]實施例4:粒徑相同，殼層厚度不同的空心結(jié)構(gòu)S1jft米粒子的制備
[0037]將實施例2制備的150nm實心Si02納米粒子，投入到30mL純水中后，在pH為10條件下，分別90°C加熱孵化20分鐘，1小時和3小時，即可制備出殼層厚度不同(從多孔到完全中空結(jié)構(gòu))的s12m米粒子，如圖5所示，隨加熱時間的延長，球形粒子外緣黑邊越來越重，內(nèi)核灰色中心越來越清晰，空心結(jié)構(gòu)越來越明顯。
【主權(quán)項】
1.一種制備空心結(jié)構(gòu)S1jft米粒子的方法，具體有以下步驟: 1)制備實心Si02m米粒子:以四甲基氫氧化銨作為催化劑，在醇/水體系中催化、水解正硅酸四乙酯制備實心S1jfi米粒子，所述的醇/水體系是指按體積比25:1的乙醇和水的混合溶劑，在醇/水體系中，正硅酸四乙酯的濃度為0.lmol/L，四甲基氫氧化銨的濃度為0.51X10 3?3.00X 10 3mol/L。 2)加熱孵化制備空心S1jfi米粒子:將步驟1)制備的實心S1ji子投入pH值為8?10的水中，進行加熱孵化，加熱溫度40?90°C，加熱時間1?24小時，將產(chǎn)物離心純化后，200°C煅燒5小時，得到空心結(jié)構(gòu)的Si02納米粒子。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備空心結(jié)構(gòu)S1jft米粒子的方法，其特征在于，在步驟1)制備實心S1jfi米粒子過程中，加樣順序為:乙醇、水、四甲基氫氧化銨，最后加正硅酸四乙酯。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制備空心結(jié)構(gòu)S1jft米粒子的方法，其特征在于，所述的步驟1)制備實心Si02m米粒子的具體步驟為:在50mL乙醇體系中，加入lmL水，再加入lmL濃度為0.027mol/L?0.16mol/L的四甲基氫氧化銨水溶液，反應(yīng)溫度恒定到25°C時，快速加入5.58mmol正娃酸四乙酯，繼續(xù)在25°C恒定溫度條件下，攪拌0.5?6小時，反應(yīng)結(jié)束后離心去上清，水洗一遍后，將粒子投入到30mL純水中，超聲再次分散。4.根據(jù)權(quán)利要求1?3任一所述的一種制備空心結(jié)構(gòu)Si02納米粒子的方法，其特征在于，所述的步驟2)加熱孵化制備空心Si02m米粒子的具體步驟為:將30mL步驟1)制備的實心Si02納米粒子的水溶液放置在恒溫油浴鍋內(nèi)，攪拌加熱，控制加熱溫度40?90°C，控制加熱時間1?24小時，加熱溶劑的pH值8?10，將得到的產(chǎn)物離心純化后，200°C煅燒5小時除去雜質(zhì)，得到空心結(jié)構(gòu)的Si02納米粒子。
【專利摘要】本發(fā)明的一種制備空心結(jié)構(gòu)SiO2納米粒子的方法屬于納米材料制備的技術(shù)領(lǐng)域，具體步驟為：以四甲基氫氧化銨作為催化劑，在醇/水體系中催化、水解正硅酸四乙酯(TEOS)制備實心SiO2納米粒子，將制備的實心SiO2粒子投入pH值為8～10的水中，加熱1～24小時進行孵化，將產(chǎn)物離心純化后，200℃煅燒5小時，得到空心結(jié)構(gòu)的SiO2納米粒子。本發(fā)明操作簡單、條件溫和，得到的空心SiO2納米粒子單分散性更好，尺寸及殼層厚度可控。
【IPC分類】B82Y30/00, B82Y40/00, C01B33/12
【公開號】CN105271255
【申請?zhí)枴緾N201510794816
【發(fā)明人】韓延?xùn)|, 董賀, 楊文勝
【申請人】吉林大學(xué)
【公開日】2016年1月27日
【申請日】2015年11月18日