[发明专利]单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41合成方法及应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种无机材料制备以及生物大分子分离应用领域，具体涉及一种单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41微球材料及其制备方法和其作为生物大分子分离方面的应用。

背景技术

1992年，Mobil公司合成了中孔氧化硅分子筛M41S(U.S.Patent 5057296，1991；U.S.Patent 5098684，1992)；这种分子筛具有高的比表面积和热稳定性，孔道排列有序、孔径大小可调，在催化、生物催化、色谱、传感器以及药物的控制释放等方面具有广泛的应用前景，自报道以来一直备受关注；Mobil公司的研究者合成了中孔氧化硅分子筛M41S一般是由无规则的颗粒堆积而成的产品，因此在对产品形貌要求比较高的应用领域，例如色谱、光电子与药物的控制释放等方面，受到一定限制。

1998年，Inagaki等(S.Inagaki，et al，Stud.Surf.Sci.Catal.，1998，117：65-76)第一步将Mobil公司合成了中孔氧化硅分子筛M41S应用于色谱的填料，他发现这种材料由于细小的颗粒、无规则的形貌和较差的机械强度，不适用于色谱柱的填装。自此之后，介孔材料形貌的控制便成为无数研究者研究的热点。1997年Unger等(K.K.Unger，et al，Adv.Mater.，1997，9：254-257)借助于改进的的方法(et al，J.Colloid Interface Sci.，1968，26：62-69)合成出具有球状形貌的球状介孔氧化硅MCM-41，并成功地将其作为高效液相色谱填料应用于有机大分子的分离。但这种方法的主要弊端在于获得的产品的颗粒尺寸一般小于2μm，还需要系统调变特定氧化硅-表面活性剂介孔相形成的条件，才能得到球状的介孔氧化硅材料。

2002年Martin等(T.Martin，et al，Angew.Chem.Int.Ed.，2002，41：2590-2592)将伪晶格合成的思想(Pseudomorphic transformation)引入到可控形貌的大颗粒(＞5μm)介孔氧化硅MCM-41的合成中，合成的球状介孔氧化硅MCM-41被成功地应用于高效液相色谱HPLC中有机大分子的分离。在材料的制备过程中他们发现碱源的量与水量是维持颗粒形貌的关键因素，而且在他们的方法中所使用的无定形氧化硅球必须具有均匀的粒度分布，他们没有探讨具有宽粒径分布的球状介孔氧化硅MCM-41的可能。

鉴于氧化硅材料在食品与医药应用方面是安全的，同时氧化硅表面有大量的表面硅羟基能够提供进一步表面修饰的锚点，因此在生物学分离方面尤其引人注意。介孔氧化硅材料应用于生物大分子的分离领域报道较少，大多数报道集中在生物酶的附载与吸附方面，而且是对单一生物酶的吸附或附载，对于两种或两种以上生物酶的吸附或附载到目前为止鲜有报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种单分散具有宽粒径分布的微米级球状介孔氧化硅MCM-41材料的合成方法及应用

上述的目的通过以下的技术方案实现：

单分散微米级球状介孔氧化硅MCM-41的合成方法，第一步制备粒径分布均匀的介孔氧化硅微球；将烷基三甲基溴化胺表面活性剂和氢氧化钠或氨水无机碱源溶于水中，在搅拌的条件下得到澄清的溶液；以下述凝胶配比xR∶yOH-∶zH2O配制成初始凝胶反应物，其中R表示模板剂，x为模板剂与氧化硅(SiO2)的摩尔比例0.05≤x≤0.25，y为OH-与SiO2的摩尔比例0.1≤y≤0.5，z为水与SiO2的摩尔比例10≤z≤150；加入粒径分布均匀的无定形氧化硅球，其粒径大小为5-500μm，并在室温下搅拌15-45分钟；混合物移至晶化釜中，在110-120℃下静止晶化2-24小时；得到的固体产物经分离、干燥，得到产品原粉；

第二步，脱除介孔中的烷基三甲基溴化胺表面活性剂，将所得的干燥粉末通过焙烧法也可以是溶液萃取的方式，所述的焙烧温度为500～800℃，焙烧时间为6～8小时后得到介孔氧化硅微球；所述的溶液萃取的方式所用的酸性乙醇溶液在60-80℃下回流6～12小时后得到介孔氧化硅微球。