專利名稱：一種高效液相色譜用粒徑可控介孔氧化硅球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明設(shè)計(jì)介孔氧化硅球的制備，具體地說(shuō)是一種高效液相色譜 用粒徑可控介孔氧化硅球的制備方法。
技術(shù)背景自從1992年Mobil公司的科學(xué)家合成出有序介孔氧化硅材料 MCM-41以來(lái)，因其具有結(jié)構(gòu)規(guī)整、孔徑分布單一而且在一定范圍內(nèi) 可調(diào)、很高的比表面積和孔容等特點(diǎn)，在催化、吸附、大分子分離、 生物傳感器、微電子、光學(xué)、磁學(xué)以及新型納米材料的制備等領(lǐng)域展 示了誘人的應(yīng)用前景?？刂平榭籽趸璨牧系男蚊部梢蚤_(kāi)拓介孔氧化 硅材料的應(yīng)用，尤其是開(kāi)發(fā)有序介孔氧化硅材料在高效液相色譜中方 面的用途。目前利用氨基化的介孔氧化硅作為液相色譜柱的填料，已 經(jīng)實(shí)現(xiàn)了蛋白質(zhì)、肽和核苷酸等生物分子的快速分離。對(duì)于分離科學(xué)尤其是用于液相色譜填料時(shí)，微米尺寸的尤其是5 微米左右的單分散球形氧化硅介孔材料可以大大提高分離效果和檢 測(cè)精確度，并可改善流動(dòng)性，減少柱壓。利用陽(yáng)離子表面活性劑和中 性表面活性劑，人們已經(jīng)成功的合成了一些介孔氧化硅球形材料。利 用乳液法可以合成氧化硅微球，但合成的中空微球機(jī)械強(qiáng)度較差，容 易破碎。在堿性條件下，利用陽(yáng)離子表面活性劑，可以合成0.1-2毫 米、0.4-1.1微米和60-740納米大小的介孔氧化硅球。到目前為止， 仍然缺乏合成微米尺寸的適合用作液相色譜填料的介孔氧化硅球的 方法，因此迫切需要發(fā)展新的能夠有效的合成粒徑可以控制的氧化硅 球的方法，尤其是適合用作高效液相色譜填料的5微米左右的介孔氧 化硅球。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出一種高效液相色譜用微米尺寸的粒徑可 控介孔氧化硅球的制備方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術(shù)方案為一種高效液相色譜用粒徑可控介孔氧化硅球的制備方法，以非離子表面活性劑P123作為模板劑，采用硅酯、鹽酸、和二次去離子水為原料，通過(guò)添加輔助溶劑和電解質(zhì)來(lái)控制介孔氧化硅球的尺寸，合成步驟如下1) 將P123和電解質(zhì)溶于鹽酸水溶液中，在20-40 'C溫度下攪拌 至澄清；2) 將輔助溶劑加入上述溶液，并在20-40 t:溫度下攪拌均勻；3) 將硅酯加入步驟2)的溶液中，在30-40 "C溫度下反應(yīng)20-30 小時(shí)；4) 把步驟3)得到的混合物在水熱條件下靜態(tài)晶化，晶化溫度為 80-140 °C，晶化時(shí)間為24-72小時(shí)，得到的產(chǎn)物過(guò)濾、洗滌、在500-600 'C焙燒5小時(shí)以上脫去表面活性劑，得到介孔氧化硅球，其粒徑為l 到5微米，比表面為500-800m2/g，介孔尺寸為20-25納米。上述原料的摩爾比為，硅酯P123:電解質(zhì)濃鹽酸輔助溶劑水=1: 0.005-0.05: 0.2-4: 1-6: 0.2-1.0: 50-200。所述電解質(zhì)可以為K2S04、 KN03禾口/或KC1;輔助溶劑可以為甲苯和/或三甲苯；硅酯可以為硅酸四甲酯和/或硅酸四乙酯。 本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明以非離子表面活性劑P123 (E02oP07oE02o)為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向 劑，通過(guò)添加輔助溶劑和電解質(zhì)的方法，合成尺寸可以控制的介孔氧 化硅球，獲得的介孔氧化硅球純度高、粒度分布較均勻、球面光滑、 機(jī)械強(qiáng)度高、比表面大，并且尺寸可以在微米尺度通過(guò)進(jìn)行調(diào)節(jié)。2.本發(fā)明的方法和以前的制備方法明顯不同的是,在本發(fā)明中，可 以通過(guò)調(diào)節(jié)電解質(zhì)的加入量在微米尺度有效的控制介孔氧化硅球的 尺寸，本發(fā)明得到氧化硅球介孔孔徑大，適合生物大分子的分離分析。下面通過(guò)實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明不受其限制。


圖l.本發(fā)明的實(shí)施例1的介孔氧化硅球的掃描電鏡照片。 圖2.本發(fā)明的實(shí)施例3的介孔氧化硅球的掃描電鏡照片。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1在室溫下將4.0g P123和3.0g KN03加入到120.0g H20和23.6 g濃鹽酸的混合溶液中攪拌至全溶，然后將3.0 g 1,3,5三甲苯加入到上 述溶液攪拌繼續(xù)攪拌3個(gè)小時(shí)。然后保持劇烈攪拌逐滴加入硅酸四乙 酯8.5 g，加完后繼續(xù)劇烈攪拌1小時(shí)，所得凝膠首先在35 "C反應(yīng)24 小時(shí),然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯的瓶中在120 。C反應(yīng)24小時(shí)。將反應(yīng)后 的介孔氧化硅產(chǎn)物過(guò)濾、用去離子水和乙醇洗滌、在80 t:干燥12 小時(shí),然后在540 "C焙燒10小時(shí)脫去表面活性劑，得到介孔氧化硅球。從掃描電子顯微鏡可以看出，所得到的介孔氧化硅球的直徑在 4.0微米左右。焙燒后的樣品的X射線圖譜顯示，氧化硅球具有和 SBA-15類似的有序結(jié)構(gòu)。從N2吸附脫附實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明介孔氧化硅球 具有很大的比表面，達(dá)到580 m2/g，產(chǎn)物的孔分布曲線表明產(chǎn)物在 23納米具有均一的中孔分布。實(shí)施例2在室溫下將4.0 g P123和6.0 g KC1加入至lj 120.0g H20和21.0 g濃鹽酸的混合溶液中攪拌至全溶，然后將3.0g甲苯加入到上述溶液 攪拌繼續(xù)攪拌1個(gè)小時(shí)。然后保持劇烈攪拌逐滴加入硅酸四甲酯6.2g，加完后繼續(xù)劇烈攪拌2小時(shí)，所得凝膠首先在40 。C反應(yīng)24小時(shí)， 然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯的瓶中在100 'C反應(yīng)48小時(shí)。將反應(yīng)后的介 孔氧化硅產(chǎn)物過(guò)濾、用去離子水和乙醇洗滌、在80。C干燥12小時(shí)， 然后在540 t:焙燒10小時(shí)脫去表面活性劑，得到介孔氧化硅球。得到的介孔氧化硅球的直徑在3微米左右。產(chǎn)物的孔徑和結(jié)構(gòu)與 實(shí)施例1的結(jié)果相近。實(shí)施例3在室溫下將4.0 g P123和3.0 g K2S04加入到120.0g 1120和23.6 g濃鹽酸的混合溶液中攪拌至全溶，然后將3.0g甲苯加入到上述溶液 攪拌繼續(xù)攪拌2個(gè)小時(shí)。然后保持劇烈攪拌逐滴加入硅酸四乙酯8.5 g，加完后繼續(xù)劇烈攪拌6小時(shí)，所得凝膠首先在30 。C反應(yīng)15小時(shí)， 然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯的瓶中在120 。C反應(yīng)36小時(shí)。將反應(yīng)后的介 孔氧化硅產(chǎn)物過(guò)濾、用去離子水和乙醇洗滌、在8(TC干燥12小時(shí)， 然后在540 'C焙燒10小時(shí)脫去表面活性劑，得到介孔氧化硅球。從掃描電子顯微鏡可以看出，所得到的介孔氧化硅球的直徑在2 微米左右。產(chǎn)物的孔徑和結(jié)構(gòu)與實(shí)施例1的結(jié)果相近。實(shí)施例4在室溫下將4.0 g P123和4.5 g KC1加入到120.0g H20和23.6 g濃鹽酸的混合溶液中攪拌至全溶，然后將3.0g甲苯加入到上述溶液 攪拌繼續(xù)攪拌1個(gè)小時(shí)。然后保持劇烈攪拌逐滴加入硅酸四甲酯6.2 g，加完后繼續(xù)劇烈攪拌3小時(shí)，所得凝膠首先在30 。C反應(yīng)36小時(shí)， 然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯的瓶中在140 。C反應(yīng)24小時(shí)。將反應(yīng)后的介 孔氧化硅產(chǎn)物過(guò)濾、用去離子水和乙醇洗滌、在80。C干燥12小時(shí)， 然后在540 "C焙燒10小時(shí)脫去表面活性劑，得到介孔氧化硅球。得到的介孔氧化硅球的直徑在3微米左右。產(chǎn)物的孔徑和結(jié)構(gòu)與 實(shí)施例1的結(jié)果相近。實(shí)施例5在室溫下將4.0 g P123和6.0 g KC1加入到120.0g H20和23.6 g濃鹽酸的混合溶液中攪拌至全溶，然后將3.0g甲苯加入到上述溶液 攪拌繼續(xù)攪拌1個(gè)小時(shí)。然后保持劇烈攪拌逐滴加入硅酸四乙酯8.5 g,加完后繼續(xù)劇烈攪拌2小時(shí)，所得凝膠首先在30 'C反應(yīng)36小時(shí)， 然后轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯的瓶中在140 'C反應(yīng)24小時(shí)。將反應(yīng)后的介 孔氧化硅產(chǎn)物過(guò)濾、用去離子水和乙醇洗滌、在80 'C干燥12小時(shí)， 然后在540 。C焙燒10小時(shí)脫去表面活性劑，得到介孔氧化硅球。得到的介孔氧化硅球的直徑在4微米左右。產(chǎn)物的孔徑和結(jié)構(gòu)與 實(shí)施例1的結(jié)果相近。
權(quán)利要求
1.一種高效液相色譜用粒徑可控介孔氧化硅球的制備方法，其特征在于以非離子表面活性劑P123作為模板劑，采用硅酯、鹽酸、和二次去離子水為原料，通過(guò)添加輔助溶劑和電解質(zhì)來(lái)控制介孔氧化硅球的尺寸，合成步驟如下1)將P123和電解質(zhì)溶于鹽酸水溶液中，在20-40℃溫度下攪拌至澄清；2)將輔助溶劑加入上述溶液，并在20-40℃溫度下攪拌均勻；3)將硅酯加入步驟2)的溶液中，在30-40℃溫度下反應(yīng)20-30小時(shí)；4)把步驟3)得到的混合物在水熱條件下靜態(tài)晶化，晶化溫度為80-140℃，晶化時(shí)間為24-72小時(shí)，得到的產(chǎn)物過(guò)濾、洗滌、在500-600℃焙燒5小時(shí)以上脫去表面活性劑，得到介孔氧化硅球；上述原料的摩爾比為，硅酯∶P123∶電解質(zhì)∶濃鹽酸∶輔助溶劑∶水＝1∶0.005-0.05∶0.2-4∶1-6∶0.2-1.0∶50-200。
2. 按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述電解質(zhì)可 以為K2S04、 KN03和/或KC1。
3. 按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述輔助溶劑可以為甲苯和/或三甲苯。
4. 按照權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于所述硅酯可以 為硅酸四甲酯和/或硅酸四乙酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及介孔氧化硅球的制備，具體地說(shuō)是一種高效液相色譜用粒徑可控介孔氧化硅球的制備方法，以非離子表面活性劑P123作為模板劑，采用硅酯、鹽酸、和二次去離子水為原料，通過(guò)添加輔助溶劑和電解質(zhì)來(lái)控制介孔氧化硅球的尺寸。本發(fā)明制備的介孔氧化硅球純度高、成球均勻、球面光滑，且介孔氧化硅球的尺寸可以通過(guò)電解質(zhì)的加入量控制。
文檔編號(hào)B01J20/281GK101288843SQ200710011048
公開(kāi)日2008年10月22日 申請(qǐng)日期2007年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月20日
發(fā)明者萬(wàn)慧慧, 林 柳, 梁鑫淼, 章飛芳, 薛興亞 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所