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
技術領域：
本發(fā)明設計介孔氧化硅球的制備，具體地說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。
技術背景自從1992年Mobil公司的科學家合成出有序介孔氧化硅材料 MCM-41以來，因其具有結構規(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，在催化、吸附、大分子分離、 生物傳感器、微電子、光學、磁學以及新型納米材料的制備等領域展 示了誘人的應用前景?？刂平榭籽趸璨牧系男蚊部梢蚤_拓介孔氧化 硅材料的應用，尤其是開發(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)實現(xiàn)了蛋白質(zhì)、肽和核苷酸等生物分子的快速分離。對于分離科學尤其是用于液相色譜填料時，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 測精確度，并可改善流動性，減少柱壓。利用陽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械強度較差，容 易破碎。在堿性條件下，利用陽離子表面活性劑，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。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用技術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，通過添加輔助溶劑和電解質(zhì)來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20-30 小時；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，晶化時間為24-72小時，得到的產(chǎn)物過濾、洗滌、在500-600 'C焙燒5小時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1.本發(fā)明以非離子表面活性劑P123 (E02oP07oE02o)為結構導向 劑，通過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、 機械強度高、比表面大，并且尺寸可以在微米尺度通過進行調(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。下面通過實例對本發(fā)明進行進一步說明，但本發(fā)明不受其限制。


圖l.本發(fā)明的實施例1的介孔氧化硅球的掃描電鏡照片。 圖2.本發(fā)明的實施例3的介孔氧化硅球的掃描電鏡照片。
具體實施方式
實施例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個小時。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，所得凝膠首先在35 "C反應24 小時,然后轉移至聚四氟乙烯的瓶中在120 。C反應24小時。將反應后 的介孔氧化硅產(chǎn)物過濾、用去離子水和乙醇洗滌、在80 t:干燥12 小時,然后在540 "C焙燒10小時脫去表面活性劑，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類似的有序結構。從N2吸附脫附實驗結果表明介孔氧化硅球 具有很大的比表面，達到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個小時。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，所得凝膠首先在40 。C反應24小時， 然后轉移至聚四氟乙烯的瓶中在100 'C反應48小時。將反應后的介 孔氧化硅產(chǎn)物過濾、用去離子水和乙醇洗滌、在80。C干燥12小時， 然后在540 t:焙燒10小時脫去表面活性劑，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)物的孔徑和結構與 實施例1的結果相近。實施例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個小時。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，所得凝膠首先在30 。C反應15小時， 然后轉移至聚四氟乙烯的瓶中在120 。C反應36小時。將反應后的介 孔氧化硅產(chǎn)物過濾、用去離子水和乙醇洗滌、在8(TC干燥12小時， 然后在540 'C焙燒10小時脫去表面活性劑，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)物的孔徑和結構與實施例1的結果相近。實施例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個小時。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，所得凝膠首先在30 。C反應36小時， 然后轉移至聚四氟乙烯的瓶中在140 。C反應24小時。將反應后的介 孔氧化硅產(chǎn)物過濾、用去離子水和乙醇洗滌、在80。C干燥12小時， 然后在540 "C焙燒10小時脫去表面活性劑，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)物的孔徑和結構與 實施例1的結果相近。實施例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個小時。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，所得凝膠首先在30 'C反應36小時， 然后轉移至聚四氟乙烯的瓶中在140 'C反應24小時。將反應后的介 孔氧化硅產(chǎn)物過濾、用去離子水和乙醇洗滌、在80 'C干燥12小時， 然后在540 。C焙燒10小時脫去表面活性劑，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)物的孔徑和結構與 實施例1的結果相近。
權利要求
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，通過添加輔助溶劑和電解質(zhì)來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20-30小時；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℃，晶化時間為24-72小時，得到的產(chǎn)物過濾、洗滌、在500-600℃焙燒5小時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，通過添加輔助溶劑和電解質(zhì)來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電解質(zhì)的加入量控制。
文檔編號B01J20/281GK101288843SQ200710011048
公開日2008年10月22日 申請日期2007年4月20日 優(yōu)先權日2007年4月20日
發(fā)明者萬慧慧, 林 柳, 梁鑫淼, 章飛芳, 薛興亞 申請人:中國科學院大連化學物理研究所