中科院过程所开发二氧化硅多壳层空心微球粉体批量制备方法

发布时间 | 2024-10-14 17:07 分类 | 技术前沿点击量 | 1018

氧化硅

导读：近日，中科院过程所研究员朱庆山团队利用新开发的前驱体水解法，实现了二氧化硅SiO2多壳层空心微球粉体的批量化合成，该成果上月发表在科技期刊《先进材料》上。

近日，中科院过程所研究员朱庆山团队利用新开发的前驱体水解法，实现了二氧化硅SiO₂多壳层空心微球粉体的批量化合成，该成果上月发表在科技期刊《先进材料》上。

论文地址： https://doi.org/10.1002/adma.202409421

前驱体水解法制备SiO2多壳层空心微球粉体流程示意图

SiO₂多壳空心球（MHS）作为载体具有多个多孔层和内部空隙，在调节传质和化学反应方面具有显着的优势，作为一种具有高比表面积、低密度和优异化学稳定性的材料，在工业催化、医药载体等领域具有潜在应用前景。然而，SiO₂MHSs的实际应用由于其高成本和低生产效率问题而受到严重阻碍。

研究团队通过开发前驱体水解方法克服了这些障碍，具体通过四氯化硅（SiCl₄）氨解法制备出含Si(NH)₂前驱体，在25℃的氨水中水解5小时后，粉体再经60℃烘干获得微米级的SiO₂MHSs。与传统方法相比，该新方法省去了模板制备和高温刻蚀等流程，可用于合成公斤级SiO2多壳层空心微球粉体。实验显示，合成效率较传统方法提高2个数量级，成本降低1个数量级。

SiO₂MHSs微观及其断面SEM图和实物图

新方法不仅可通过改变水解介质组成调控SiO₂MHSs的空腔大小和尺寸，通过调控NH4Cl负载量和加热温度，SiO₂MHSs的孔径范围可从2-50nm之间调节。此外还可用于制备TiO₂和SnO₂空心球（HS）。研究团队提出的前驱体水解方法和NH₄Cl沉淀热解策略为推动SiO₂MHSs从实验室规模到工业规模的应用提供了指导和助力。