超臨界流體干燥技術制備液相色譜填料基質多孔硅球

多孔硅膠微球是液相色譜理想的填料基質。傳統的多孔硅膠微球制備工藝存在比表面積小、粒徑不均一、團聚嚴重等問題。本文首次提出了利用超臨界干燥技術制備液相色譜填料基質多孔硅球的工藝，并得到了較適宜的乳液制備、超臨界干燥等多孔硅球制備條件。 

本文以正硅酸乙酯為硅源，采用兩步酸堿催化制備得到的分散相液滴分布均勻；以蓖麻油為油相，以5/2質量比復配Span-80和Tween-20為表面活性劑制備連續相。分散相與連續相混合制備乳液過程中，確定了適宜的工藝條件：攪拌轉速為200r/min；油相和分散相質量比為2/1；表面活性劑質量比為17%。溫度為10℃下，維持3個小時是乳液適宜的凝膠條件。老化溫度對制得微球粒徑和孔隙率有較大的影響，適宜的老化溫度為10℃。老化時間超過45小時后，再延長老化時間對顆粒成型的影響不再明顯。 對比真空干燥與ScCO2間歇干燥制備得到的多孔硅球產品，采用ScCO2間歇干燥法能夠大幅度提高多孔硅球產品的比表面積。在ScCO2間歇干燥方法的基礎上，進一步探討了ScCO2連續干燥方法的結果，連續干燥方法制備的多孔硅球比表面積達513.4m2/g，超出了色譜填料理想的比表面積范圍。經ScCO2間歇干燥法處理得到的多孔硅球孔徑主要分布在4nm左右，且分布較窄，而采用ScCO2連續干燥法所得微球孔徑分布變寬，微孔比例增大。分別在溫度600℃和800℃條件下，對干燥后的粉體進行了焙燒實驗，結果表明，比較適宜的焙燒條件為溫度600℃，焙燒時間4小時，可以將干燥后多孔硅球中的易揮發物質及有機雜質除凈，并得到了具有較大比表面積的多孔硅球。

XRD的測定結果還表明，焙燒后所得多孔硅球產品為非晶態無定形結構。當焙燒溫度為800℃時，許多孔結構燒結塌陷，多孔硅球比表面積急劇下降。經過ScCO2間歇干燥法得到的粉體再經焙燒得到的多孔硅球產品的主粒度為3微米，分布范圍為1-7微米。