[发明专利]多孔硅酸盐纳米空心颗粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米空心颗粒及制备方法，尤其是一种多孔硅酸盐纳米空心颗粒及其制备方法。

背景技术

众所周知，随着世界经济的高速发展，环境污染也日益严重起来，工业排放的污水中普遍地含有多种无机和有机污染物。为此，人们试图选用无毒、无味、对环境无害的硅酸盐材料来作为吸附剂或催化剂，以解决污染物超标的问题，如在1997年12月31日公开的中国发明专利申请公开说明书CN1168860A中披露的一种“微孔和中孔晶状金属硅酸盐的制备方法，由该方法得到的产物及其应用”。它意欲提供一种方法来制备高纯度相和高催化活性的一般金属硅酸盐；其中，制备方法为在有模板时通过含硅和金属的物质进行水热反应制得产物，所得到的产物组成为(Si₂)_1-x(A_mO_n)_x，其中A是Ti、Al、B、V或Zr，x在0.005～0.1之间。但是，无论是产物，还是制备方法，都存在着不足之处，首先，产物为实心体，这就使其难有较大的比表面积，制约了其作为吸附剂或催化剂使用时功效的发挥；其次，产物是被用作氧化催化剂使用的，故难以对污水中的多种无机和有机污染物进行有效的吸附处理；再次，制备方法不能制得呈现空心结构的硅酸盐材料。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种呈空心结构的、能用于对无机和有机污染物进行吸附处理的多孔硅酸盐纳米空心颗粒。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种多孔硅酸盐纳米空心颗粒的制备方法。

本发明要解决的还有一个技术问题为提供一种多孔硅酸盐纳米空心颗粒的应用。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为：多孔硅酸盐纳米空心颗粒包括硅酸盐，特别是所述硅酸盐为硅酸镁或硅酸镍或硅酸铜或硅酸镉或硅酸钴，所述硅酸镁或硅酸镍或硅酸铜或硅酸镉或硅酸钴为纳米空心颗粒状，所述纳米空心颗粒的粒径为0.1～1μm、壳层表面为多孔状、比表面积为450～550m²/g，所述壳层的厚度为40～200nm，所述孔的孔径为3～5nm。

作为多孔硅酸盐纳米空心颗粒的进一步改进，所述的纳米空心颗粒为球形或线形；所述的球形纳米空心颗粒的球直径为0.1～1μm；所述的线形纳米空心颗粒的线径为50～500nm、线长为0.1～1μm。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为：多孔硅酸盐纳米空心颗粒的制备方法包括水热法，特别是完成步骤如下：步骤1，先将粒径为0.1～1μm的二氧化硅颗粒超声分散于水中，得到浓度为1～3g/L的二氧化硅颗粒的分散液，再向分散液中加入镁盐和氯化铵，待其溶解后得到混合液，然后向混合液中加入氨水并搅拌均匀得到前驱体溶液，其中，前驱体溶液中的镁盐、氯化铵、氨水和水之间的摩尔比为1～2:10～30:10～30:5000，或者，先将粒径为0.1～1μm的二氧化硅颗粒超声分散于水中，得到浓度为1～3g/L的二氧化硅颗粒的分散液，再向分散液中加入镍盐或铜盐或镉盐或钴盐，待其溶解后得到混合液，然后向混合液中加入氨水并搅拌均匀得到前驱体溶液，其中，前驱体溶液中的镍盐或铜盐或镉盐或钴盐、氨水和水之间的摩尔比为1～2:10～30:5000；步骤2，先将前驱体溶液置于温度为120～160℃、压力为自生压力下反应至少8h得到沉淀产物，再用水洗涤沉淀产物至中性，制得多孔硅酸盐纳米空心颗粒。

作为多孔硅酸盐纳米空心颗粒的制备方法的进一步改进，所述的镁盐为氯化镁或硫酸镁或硝酸镁；所述的镍盐为氯化镍或硫酸镍或硝酸镍；所述的铜盐为氯化铜或硫酸铜或硝酸铜；所述的镉盐为氯化镉或硫酸镉或硝酸镉；所述的钴盐为氯化钴或硫酸钴或硝酸钴；所述的配制分散液的水为去离子水或蒸馏水。

为解决本发明的还有一个技术问题，所采用的还有一个技术方案为：多孔硅酸盐纳米空心颗粒的应用包括对受污染水的处理，特别是将多孔硅酸盐纳米空心颗粒置于受有机物染料或重金属离子污染的水中进行吸附处理。