[发明专利]中微孔二氧化硅颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及外壳部具有中微孔(mesoporous)结构的中空二氧化硅 颗粒、外壳部具有中微孔结构且包含有机化合物的复合二氧化硅颗粒、 以及中空二氧化硅颗粒的制造方法。

背景技术

由于具有多孔质结构的物质具有较大的表面积，因而被广泛用作 催化剂载体、酶和功能性有机化合物等的固定用载体。特别是当形成 多孔质结构的微孔的微孔径分布较为集中时，发现其作为分子筛的作 用，使得具有结构选择性的催化剂载体的利用和在物质分离剂中的应 用成为可能。为了相关的应用，寻求具有均匀且微细的微孔的多孔体。

作为具有均匀且微细的微孔的多孔体，开发了在中央区域具有微 孔的中微孔二氧化硅颗粒，除了上述用途以外，其在纳米线、半导体 材料、光电子学应用等领域内的利用受到瞩目。

作为具有中微孔结构的二氧化硅，已知外壳具有中微孔结构而内 部中空的二氧化硅颗粒。例如，专利文献1公开了一种具有中微孔壁 的中空二氧化硅微胶囊的制造方法，其记载了在用有机溶剂的乳化滴 形成没有中微孔的中空二氧化硅颗粒后，在表面活性剂的存在下，通 过高温处理形成中微孔。另外，作为中微孔壁的利用方法，公开了使 农药、医药、化妆品和芳香剂等包含在内的方法。然而，当通过实际 试验加以验证时，发现没有形成具有中空结构的中微孔二氧化硅，而 仅得到不存在中微孔的中空二氧化硅颗粒以及实心二氧化硅颗粒与不 具有中空结构的中微孔二氧化硅无定形颗粒的混合物。

专利文献2公开了一种复合多孔材料，其为含有有机基的中微孔 二氧化硅颗粒，具有总孔体积的60％以上被包含在显示最大峰的微孔 直径±40％的范围内的微孔。作为其制造方法，例如，记载了并用四甲 氧基硅烷与双(三甲氧基甲硅烷基)甲烷的方法。然而，因为这两种硅烷 原料的水解速度都很快，二者的水解速度基本相等，所以不生成中空 颗粒。

非专利文献1和2公开了一种利用三甲苯的乳化滴得到的中空中 微孔二氧化硅颗粒。然而，因为使用中性的聚合物作为中微孔结构标 准剂，所以微孔结构的规整性低，BET比表面积也低至430m²/g。

另外，在非专利文献2中，作为中空中微孔二氧化硅颗粒的利用 方法，报告了调整含有染料的包含三甲苯的二氧化硅颗粒，染料的向 水溶液中的扩散性的研究结果。然而，该二氧化硅颗粒处于一种其表 面的中微孔被中性的共聚物堵塞的状态。

非专利文献3和4的中空中微孔二氧化硅颗粒是通过在反应初期 用酸中和使颗粒形成反应停止而合成的。因此，BET比表面积为850～ 950m²/g，比较高，但是粒径的分布非常宽，颗粒形状也无定形。

非专利文献5的中空中微孔二氧化硅颗粒是通过向反应溶液照射 超声波而形成的。因此，BET比表面积为940m²/g，比较高，但是粒 径的分布非常宽，颗粒形状也无定形。

另外，作为硅原料，在非专利文献1和2中使用水玻璃，在非专 利文献3～5中使用四乙氧基硅烷，因此，在颗粒外壳不存在有机基。

专利文献1：日本特开2006-102592号公报

专利文献2：日本特开2000-219770号公报

非专利文献1：Qianyano Sun等、Adv.Mater.、第15卷、第1097 页(2003年)

非专利文献2：Nicole E.Botterhuis等、Chem.Eur.J.、第12卷、 第1448页(2006年)

非专利文献3：Puyam S.Singh等、Chem.Lett.、第101页(1998 年)

非专利文献4：Christabel E.Fowler等、Chem.Commun.、第2028 页(2001年)

非专利文献5：Rohit K.Rana等、Adv.Mater.、第14卷、第1414 页(2002年)

发明内容

本发明涉及以下的(1)、(2)、以及中空二氧化硅颗粒的制造方法。

(1)中空二氧化硅颗粒，其外壳部具有平均微孔径1～10nm的中 微孔结构，该中空二氧化硅颗粒的平均粒径为0.05～10μm，所有颗粒 中的80％以上具有平均粒径±30％以内的粒径。