具有可调的多孔性和表面形态的硅质材料及其合成方法

摘要

本发明公开并要求保护具有多个多孔分枝的非球形硅质颗粒。所述多孔分枝为随机取向的，并且为长条形的、环状的和/或聚集的。在该颗粒合成过程中引入的添加剂改变了孔体积和形态。孔体积的可调性包括在约2到约50,000的范围内的内径。合成所述颗粒包括在持续或间断搅拌下在反应容器中将硅酸水溶液和酸性尾料溶液以形成混合物。任选地，所述搅拌可以变速进行。以受控速率向混合物中加入添加剂，其中所述添加剂为所述混合物施加从低pH到高pH的pH变化以诱导硅质颗粒的沉淀。任选地，可向所述颗粒中引入金属掺杂剂，以及/或者可对位于孔外部的外表面和/或位于孔内部的内表面的至少一部分进行改性。

主权项

一种合成颗粒的方法，所述方法包括：(a)在持续或间断搅拌下，在反应容器中将硅酸水溶液与酸性尾料溶液混合以形成混合物，所述搅拌任选地为变速的，其中所述混合物具有通常低于二氧化硅的零电点的初始pH；(b)以受控速率向所述混合物中加入添加剂，其中所述添加剂为所述混合物施加了从低pH到高pH的受限的pH变化以诱导硅质颗粒的沉淀；(c)任选地向所述混合物中引入包含金属盐的溶液，和(d)任选地对位于孔外部的外表面的至少一部分和/或位于孔内部的内表面的至少一部分进行改性，从而产生一种非球形硅质颗粒，所述颗粒包括：多个分枝，每一分枝为随机取向的，并且为长条形的、环状的和/或聚集的；位于每一分枝内的多个孔，其中所述孔中的一部分是互连的；通过在所述颗粒合成过程中引入的添加剂进行控制的可调的孔体积；以及到的孔内径，所述颗粒还包括该颗粒的非凝胶沉淀，其中，沉淀颗粒的生长通过选择通常低于二氧化硅的零电点的初始pH并以受控速率引入添加剂来调整。