Кремниевые микросферы - Поставщик микросфер в Китае

Кремниевые микросферы являются важным материалом, который представляет собой гидрофильную молочно-белую суспензию. Гидроксильные группы кремния на поверхности могут ковалентно связываться с другими группами. Он имеет стабильные физические и химические свойства, может выдерживать высокие температуры до 1000℃ и остается стабильным в органических растворителях, но может растворяться в сильных щелочных или HF растворах.

Кремниевые микросферы непористые, сферические и имеют очень однородные размеры. Плотность кремниевых микросфер составляет 1,96 г/см3, и они использовались для адсорбции ДНК и РНК из клеточных лизатов. Они также могут предоставлять функциональные группы, такие как эпоксидная, карбоксилированная, авидиновая, стрептавидиновая и протеин А.

Микросферы кремния SHBC

Кремниевые микросферы обладают различными превосходными свойствами, такими как контролируемая удельная площадь поверхности, высокая механическая прочность и стабильные термические и физико-химические свойства. Поэтому они широко используются в носителях катализаторов, адсорбционных материалах, хроматографических разделительных средах и других областях. Исследование приготовления и применения кремниевых микросфер является горячей темой в области исследования материалов. В то же время управление, основанное на поверхностной структуре кремния, может эффективно увеличивать удельную площадь поверхности микросфер и иметь множество микроплощадей и специфических структурных свойств, эффективно расширяя применение кремниевых микросфер в оптике, доставке лекарств, самосборке и других областях. Для того чтобы удовлетворить растущий спрос на разнообразные приложения, стратегия приготовления кремниевых микросфер постепенно эволюционировала от одной сферической структуры к многоуровневой структуре со сложной морфологией.

В настоящее время в области кремнезема высоко ценятся два типа наноструктур: полые мезопористые кремнеземные микросферы; другой — монодисперсный сферический SiO2. Первый имеет высокую удельную площадь поверхности и объем пор, является хорошим катализатором и носителем лекарств; последний имеет большую удельную площадь поверхности, хорошую диспергируемость и хорошие оптические и механические свойства и имеет важные применения в керамике, покрытиях, оптоэлектронике и других областях. В настоящее время методы получения кремнеземных микросфер можно в основном разделить на две категории: сухой метод и мокрый метод. Мокрый метод включает золь-гель метод, шаблонный метод, метод осаждения, метод супергравитационной реакции, метод микроэмульсии и метод гидротермального синтеза, в то время как сухой метод включает газофазный метод и дуговой метод.

Монодисперсные кремниевые микросферы

Метод приготовления кремниевыйа микросферы

1. Золь-гель метод

В настоящее время основным методом его приготовления является золь-гель метод. Процесс обычно включает перемешивание этилортосиликата и безводного этанола в определенном молярном соотношении для образования однородного смешанного раствора, медленное добавление соответствующего количества деионизированной воды при перемешивании, затем регулировку значения pH раствора, а затем добавление подходящего поверхностно-активного вещества. Полученный раствор перемешивают и выдерживают при комнатной температуре для получения геля, а затем получают требуемый порошок SiO2 с помощью таких этапов, как сушка.

Кремниевые микросферы, полученные золь-гель методом, обладают хорошей диспергируемостью и контролируемым размером, а поскольку гидроксильные группы кремния на поверхности кремнезема очень подходят для использования в качестве мостика для модификации, делая их функциональными, постоянно развивающаяся технология модификации открывает новые возможности для их все более расширяющихся областей применения, таких как использование монодисперсных кремниевых микросфер в качестве ядра или оболочки для получения некоторых материалов с превосходными характеристиками.

2. Метод шаблона

Метод шаблона является важным методом получения этих микросфер. Он в основном использует поверхностно-активные вещества в качестве шаблонов и попеременно адсорбирует полиэлектролиты противоположных зарядов и частицы SiO2 разных размеров частиц на них для получения нано-кремнеземных микросфер. Полученный продукт затем прокаливают при высокой температуре для получения нано-кремнеземных микросфер с пористой структурой.

Традиционный метод шаблона для приготовления нано-кремнеземных микросфер сложен, структура оболочки полученных полых кремнеземных микросфер относительно рыхлая и легко ломается, а условия в ходе процесса относительно жесткие, а морфологию полученных полых микросфер трудно контролировать. Толщину оболочки и морфологию композитных микросфер, полученных с помощью улучшенного метода шаблона, легко контролировать, а поверхность полученных композитных микросфер однородна, а структура плотная.

3. Метод осаждения

Метод осаждения заключается в смешивании раствора реагента с другими вспомогательными агентами, а затем добавлении подкислителя к смешанному раствору для осаждения. Полученный осадок затем сушат и прокаливают для получения нано-кремнеземных микросфер. Процесс получения кремнеземных микросфер методом химического осаждения прост, с широким диапазоном источников сырья, низкими требованиями к экспериментальному оборудованию, низким потреблением энергии и простым процессом. Однако свойства его продукта трудно контролировать и на них влияет множество переменных факторов, что требует дальнейших глубоких исследований.

4. Метод супергравитации

Метод реакции супергравитации для приготовления этих микросфер заключается в использовании процесса переноса и микросмешивания между фазами в поле супергравитации, чтобы быть максимально усиленными, тем самым сокращая время реакции и значительно улучшая скорость реакции. Процесс приготовления микросфер нанокремнезема с помощью супергравитации прост, сырье легко получить, а в среде супергравитации процесс массопереноса и процесс микросмешивания значительно усиливаются, значительно сокращая время реакции. Однако этот метод предъявляет высокие требования к реактору и является дорогостоящим.

5. Метод микроэмульсии

Метод обратной микроэмульсии является важным методом для приготовления этого, разработанного в последние годы. В микролосьоне W/O он обычно состоит из поверхностно-активного вещества, со-сурфактанта, масла (обычно органического вещества с малой полярностью) и воды. В системе поверхностно-активные вещества окружают водную фазу и диспергируются в непрерывной масляной фазе, а окруженное водное ядро является независимым «микрореактором». Благодаря контролируемой реакции в водном ядре полученные наночастицы обладают такими преимуществами, как хорошая дисперсия частиц, узкое распределение размеров частиц и простота регулирования по сравнению с традиционными методами.
Реакция приготовления частиц наносиликатного кремния методом микролосьона контролируется в водном ядре, а размер и форма частиц продукта тесно связаны с размером водного ядра. По сравнению с традиционными методами приготовления, метод микроэмульсии более удобен для контроля размера частиц микросфер наносиликатного кремния, а полученные частицы обладают хорошей диспергируемостью. Поэтому метод микроэмульсии имеет широкие перспективы в приготовлении сверхтонких микросфер наносиликатного кремния.

6. Газофазный метод

Газофазный метод получения этих микросфер заключается в гидролизе галогенсиланов (таких как тетрахлорид кремния, тетрафторид кремния, метилтрихлорид кремния и т. д.) при высокой температуре в водородно-кислородном пламени с образованием частиц кремнезема.

7.Другие методы

Из-за растущего спроса на эти микросферы в последние годы сценарии их применения и методы приготовления также изменились. Дечер и др. приготовили нано-силикатные микросферы, используя метод послойной самосборки (LBL), при этом ядро было нанесено послойно с помощью адсорбционных физических свойств. Существует много методов его приготовления в экспериментальной среде гипергравитации. Эффективность реакции значительно повышается, поэтому его называют методом супергравитационной реакции. Процесс прост, но он требует высокого экспериментального оборудования и имеет относительно большой размер частиц, что ограничивает его разработку.

В настоящее время приготовление этих микросфер развилось в полную систему, но различные методы имеют свои преимущества и недостатки. Низкий выход и высокая стоимость золь-гель метода ограничивают его применение и подходят только для лабораторного приготовления. В последние годы такие методы, как газофазное и плазменное окисление, также получили определенную степень внимания, все из которых посвящены решению проблемы низкого выхода. Однако все еще существует определенный разрыв в управляемости, диспергируемости и контролируемости микросфер по сравнению с традиционными методами.

 

Диапазон выбора размера частиц кремниевых микросфер широк и составляет от 0,1 мкм до 1 мкм. Этот тип микросфер обладает низкими неспецифическими адсорбционными свойствами для биомолекул и не адсорбирует белки, что делает его особенно подходящим для биомедицинских применений, таких как иммуноанализы. Кроме того, размер его частиц очень однороден, с небольшими различиями между партиями и хорошей повторяемостью.

Кремниевые микросферы могут использоваться в научных исследованиях, таких как приготовление кремниевых микросфер, меченных стрептавидином/полых мезопористых кремниевых микросфер, загруженных фиброином шелка. В промышленной сфере они также имеют широкий спектр применения, например, в качестве носителей катализаторов, адсорбентов, наполнителей, косметики и покрытий.

Кремниевые микросферы от природы обладают высокой гидрофильностью, поэтому неспецифическая адсорбция белков на них должна быть низкой. Более высокая плотность кремния (2,0 г/мл для PS и 1,05 г/мл для PS) приводит к существенной разнице в скорости осаждения. В связи с тем, что осаждение в воде зависит от разницы между плотностью микросфер и плотностью воды (кремнезем составляет 2,00-1,00=1,00, а PS составляет 1,05-1,00=0,05), скорость осаждения кремниевых микросфер примерно в 0 раз больше, чем у PS! Это важное различие может привести к некоторым интересным тестам и определениям, поскольку агрегированные микросферы оседают быстрее. Маленькие микросферы можно использовать для тестов на агглютинацию. Неагрегированные микросферы останутся взвешенными, но агрегированные микросферы быстро выпадут из раствора.