二氧化硅小球离心不出来

试试这种方法. 单分散二氧化硅微球简介

众所周知，纳米二氧化硅微球是一种无毒、无污染、高强、高韧、稳定性好、比表面积大、机械强度高的无机非金属纳米材料。目前，研究者们已经可以在一定规模上制备出纳米级的单分散二氧化硅微球，并且已在陶瓷制品、橡胶改性、塑料、涂料、生物细胞分离和医学工程、防晒剂、颜料等方面获得广泛的应用。单分散二氧化硅微球由于形状均一性好，尺寸可控，组成单一和表面易功能化等特点，在光子晶体的自组装、色谱填料、粒度标准物、平板显示器等方面有很大的潜在应用价值。

自1968年Stober等首次合成出单分散SiO2以来，科学家们发展了众多二氧化硅微球的制备方法。小曼今天给大家详细介绍一下各类二氧化硅微球的制备方法及其应用领域，我们共同学习吧！

2. 二氧化硅微球制备方法

二氧化硅微球制备技术己发展很多年，目前主要制备方法有干法和湿法。其中干法制备方法主要有气相法和电弧法；湿法制备方法有气相沉积法、反相微乳法、沉淀法、溶胶－凝胶法以及溶胶种子法等。干法制备的二氧化硅虽然纯度高、单分散性较好，但是工艺操作复杂、对设备要求高、产量低、原料昂贵等问题。反相微乳法虽然也能够得到分散性较好的微球，但合成微球的粒径较小，并且制备过程中使用的溶剂具有的毒性较大；沉淀法的成本很低，但得到微球的分散性较差，产率很低。

溶胶－凝胶法制备二氧化硅微球则具有条件温和、工艺设备简单、操作简单、成本较低、单分散性好、纯度高等优势而被广泛使用。然而这种方法制备的二氧化硅微球粒径较小，在几十纳米到几百纳米之间，不适合制备更大粒径的二氧化硅微球。而溶胶种子法在条件控制稳定的条件下则很容易制备出大粒径的微球，获得单分散性好的二氧化硅微球。

由此，今天重点给大家介绍一下：溶胶－凝胶法、溶胶种子法、微乳液法。

1） 溶胶－凝胶法：

溶胶-凝胶法指金属醇盐[M(OR)n，其中R=Si、Ti、Al、Zr等]在酸或者碱的醇溶液下水解生成氧化物溶胶，经过陈化、干燥等后处理得到粒子的方法。2015年浙江理工大学邵建忠课题组采用改性的Stober法以正硅酸乙酯为原料，在醇溶液中经水解、缩聚反应制备SiO2微球。通过改变反应参数(正硅酸乙酯，氨气，水)，可制备出不同粒径（180-380 nm）的SiO2微球，并可直接用于胶体微球的制备。

▲图片来源：Integrated Ferroelectrics, 154:142–146,2014

2） 溶胶种子法：

溶胶种子法是利用起始单分散性胶粒作种子，再通过物理或者化学的方法提供硅源，在种子上同步生长，从而得到单分散性的SiO2。一般，在常温下，根据正硅酸四乙酯（TEOS）的水解反应速度滴加氨水/乙醇和TEOS/乙醇溶液，TEOS水解生成的二氧化硅在二氧化硅种子表面上生长，使种子长大。当二氧化硅长大到所需粒径后，停止加入氨水/乙醇和TEOS/乙醇溶液，并继续反应数小时。最后反应液离心水洗数次得到单分散二氧化硅悬浮液。另外，也可以将聚苯乙烯胶体粒子作为种子溶液，加入TEOS使种子溶液溶胀制备出复合胶体粒子溶液，如下图所示。

▲图片来源于：K. Shin et al. Journal ofColloid and Interface Science 350 (2010) 581–585

3） 微乳液法：

一般指事先加入表面活性剂，配成微乳液体系，然后加入反应物，通过胶束表面渗透扩散进入到乳液里面，反应生长得到粒子的方法。例如；2010年Lin et al.课题组将环己烷、Triton X-100、正-己醇和水混合在锥形瓶中形成微乳液，其中Triton X-100作为表面活性剂。然后搅拌一定时间后，向微乳液中加入不同体积的TEOS（作为反应物）反应5小时后，向微乳液中加入不同体积的3-氨基丙基三乙氧基硅烷（APTES）。最后加入氨水引发TEOS的水解，从而制备出不同粒径的单分散二氧化硅微球

通过乳液法制备了微米级球形二氧化硅,并运用SEM、XRD及激光粒度仪等手段对产品的微观形貌、结构及粒度进行了详细的表征。其中,详细讨论了温度、搅拌速度、陈化时间等多种影响因素对颗粒表面形态、粒度及粒分布的影响,确定了最优的工艺条件,制备出了表面光滑、球形化好并且粒度分布均匀的超细二氧化硅粒子。 首先,采用正交实验及其追加实验,分别确定了使用醋酸和硫酸两种条件下的反应温度、反应时间、水玻璃用量、乳化剂用量、搅拌速度及陈化时间。实验结果表明,硫酸与醋酸两种条件所得产品的微观形貌、结构、粒度及粒度分布基本一致,即球形化好、表面光滑、无定形结构、粒子尺寸约为10μm～25μm之间然而放大实验结果表明,采用硫酸作为反应物具有更高的产量,并且硫酸不易挥发,更适合球形二氧化硅的扩大化生产。30L反应釜中进行的小批量化实验中获得的最佳配比为:水玻璃:柴油=45L:100L,乳化剂(Twwen-80+Span-80)用量为40g/(油),硫酸(50%):柴油=30L:100L,反应时间为6h、温度35℃、搅拌速度为500r/min。 然后,对乳液法制备的微米级球形SiO_2粉体进行了高温煅烧处理,并研究了煅烧温度、时间等因素对产品形貌和粒度的影响。结果表明,煅烧温度控制在1700℃～1900℃之间更有利于提高颗粒的球形度,并且经过煅烧处理后SiO_2粒子的粒径明显减小,其粒径分布更加均匀。

发现了一个制备球状晶体二氧化硅的方法，记录一下

1、首先制作二氧化硅浆体：将二氧化硅原料粉末、水以及C6H15NO3混合搅拌均匀成浆体状，我们制成的浆体粘度为1000cps，C6H15NO3和二氧化硅原料粉末的重量比为5%（粘度和重量比应该可以变化，这应该不是实验的关键）

2、对制备好的均匀的二氧化硅浆体进行研磨：将二氧化硅浆体导入研磨机中研磨，控制研磨的温度在30摄氏度以下（可以加入冰水来控制温度），过滤得到1.5微米左右的D50的二氧化硅原料。

3、对上面得到的二氧化硅再次加水搅拌得到新的二氧化硅浆体，新的二氧化硅的浆体粘度控制在300cps，再次导入研磨机，同样把研磨的温度控制在30摄氏度以下，过滤得到300纳米的D50的二氧化硅原料。

4、对上面得到的二氧化硅原料再次加水得到新的二氧化硅浆体，新的二氧化硅的浆体粘度控制在50cps，按照上面的方法再次研磨，过滤最终得到粒径为10纳米的D90球状晶体二氧化硅成品。

上面的制备方法是不是很简单，方法步骤都太常规了。

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