專利名稱：一種介孔二氧化硅納米材料的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于ニ氧化硅材料的制備領(lǐng)域，特別涉及ー種介孔ニ氧化硅納米材料的制
備方法。
背景技術(shù)：
近年來，介孔ニ氧化硅納米材料受到極大的關(guān)注已經(jīng)成為當前研究的熱點材料之一。介孔ニ氧化硅具有優(yōu)異的生理性能，如毒性低，生物相容性高，藥物負載率高，可滲透性高，易于負載和釋放客體分子，因而其廣泛應用于藥物釋放，基因轉(zhuǎn)運，磁共振成像，熒光成像，以及構(gòu)建多種功能的納米平臺的載體。據(jù)報道，ニ氧化硅納米材料的形貌，內(nèi) 部結(jié)構(gòu)，表面特性以及孔的尺寸對其性能會產(chǎn)生很大的影響。例如，ニ氧化硅納米顆粒的尺寸影響其細胞吞噬率與細胞毒性(ACS Nano2010,4, 5301.);小白鼠體內(nèi)實驗表明，較短的介孔ニ氧化硅棒比較長的ニ氧化硅棒更易從體內(nèi)排除(ACS Nano2011, 5，5390.)；介孔空心ニ氧化硅作為藥物載體，其孔的大小影響其藥物釋放速率與藥物釋放量(ACSNano2011, 5，9788. ) ;ニ氧化硅殼的厚度影響其包裹的氣敏材料的氣敏性能(Adv. Funct.Mater. 2007，17，1743. ) ;ニ氧化硅包裹 Au (J. Am. Chem. Soc. 2003，125，2384. )，F(xiàn)e3O4 (ACSNano2010, 4，529.)形成具有多種功能的核殼或者蛋黃-殼結(jié)構(gòu)材料，應用于腫瘤的診斷與治療；ニ氧化硅包裹空心SnO2 (J. Am. Chem. Soc. 2011, 133，21)提高了其作為鋰離子電池的循環(huán)穩(wěn)定性。因此，可控制備不同形貌，內(nèi)部結(jié)構(gòu)與孔尺寸的ニ氧化硅納米材料對改善與提高材料的細胞毒性，體內(nèi)排出，藥物釋放，氣體敏感度等性能具有重要的意義。當前，在可控制備不同形貌，內(nèi)部結(jié)構(gòu)與孔尺寸的ニ氧化硅納米材料方面的研究已經(jīng)取得了很大的進展。其中以表面活性劑作為軟模板來可控制備ニ氧化硅納米材料是最常用的ー種方法。單個表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)(ACS Nano2011, 5，5717.)與PVP (J.Am. Chem. Soc. 2011, 133, 2346.)應用于制備不同長徑比的ニ氧化硅納米棒，但是這種方法難以制備更加復雜的結(jié)構(gòu)(如空心，蛋黃-殼結(jié)構(gòu))。兩種表面活性劑的組合也廣泛應用于制備ニ氧化硅納米材料上，如CTAB與十二硫醇用于制備層級結(jié)構(gòu)的介孔ニ氧化硅納米顆粒(Langmuir2010，26，13556) ；CTAB與全氟辛酸組合制備蠶繭狀的多重殼的空心介孔結(jié)構(gòu)(Angew. Chem.1nt. Ed. 2007, 46，8579. ) ；CTAB與聚苯こ烯-聚甲基丙烯酸組合制備雙重介孔ニ氧化硅核殼納米顆粒，其中核具有較大尺寸的介孔，殼具有較小尺寸的介孔(J. Am. Chem. Soc. 2010，132，15144.)。然后，上述兩種表面活性劑組合作為軟模板的方法，只適合于制備特定的形貌與結(jié)構(gòu)的體系，難以制備更加多樣的形貌與復雜結(jié)構(gòu)的介孔ニ氧化硅納米材料，并且所使用的表面活性劑很復雜。因此人們期望能夠發(fā)展ー種以常用表面活性劑和助表面活性劑組合作為軟模板可控合成形貌豐富、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜的ニ氧化硅納米材料的簡單方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供ー種介孔ニ氧化硅納米材料的制備方法，該發(fā)明用一種簡單方法來一步控制合成形貌豐富與內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜的ニ氧化硅納米材料，制備的不同形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與孔尺寸的ニ氧化硅納米材料對改善與提高材料的細胞毒性，體內(nèi)排出，藥物釋放，氣體敏感度等性能具有重要意義。本發(fā)明的ー種介孔ニ氧化硅納米材料的制備方法，包括( I)將表面活性剤、助表面活性剤、堿和水，混合，溫和攪拌使其溶解，形成均一的溶液，避免攪拌速度過快而 產(chǎn)生大量泡沫，然后加熱30-100° C，攪拌0. 5-lh ；(2)將硅源逐滴滴加到上述溶液中，繼續(xù)攪拌2_4h，離心、洗滌去除表面活性劑和助表面活性剤，真空干燥，即得介孔ニ氧化硅納米材料，其中表面活性剤、助表面活性剤、堿、水、硅源加入量的比例為 IOOmg :0.1-1OOmg :0.トIOOmg =1-1OOmL :0. Ol-1OmL0所述步驟(I)中的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨CTAB或十六烷基三甲基氯化銨CTAC。所述步驟(I)中的助表面活性劑為十二醇。所述步驟(I)中的堿為NaOH、KOH、Na2CO3 或 NaHCO3。所述步驟(2)中的硅源為正硅酸四こ酯TEOS或正硅酸四甲酯TM0S。所述步驟(2)中洗滌所用試劑為こ醇。所述步驟(2)中所得的介孔ニ氧化硅為貝殼狀，橄欖狀，花生狀，空心球或內(nèi)部為花狀的蛋黃-殼結(jié)構(gòu)的介孔ニ氧化硅納米材料，尺寸在l-1000nm。本發(fā)明利用表面活性劑和助表面活性劑自組裝形成的膠束體系作為軟模板制備介孔ニ氧化硅納米材料，通過助表面活性劑量制備出貝殼狀、橄欖狀、花生狀、空心狀，通過控制反應溫度制備內(nèi)部為花狀的蛋黃-殼結(jié)構(gòu)的介孔ニ氧化硅納米材料。由于不同的形貌與內(nèi)部結(jié)構(gòu)的介孔ニ氧化硅納米材料具有不同的比表面積與孔徑分布，因此其比表面積與孔徑分布也可通過十二醇的量和反應溫度來控制。有益效果(I)本發(fā)明用一種簡單方法來一步可控合成形貌豐富與內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜的ニ氧化硅納米材料；(2)本發(fā)明通過調(diào)節(jié)助表面活性劑的量與反應溫度可控制其形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、比表面積、孔徑分布與孔的結(jié)構(gòu)；(3)本發(fā)明制備的不同形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與孔尺寸的ニ氧化硅納米材料對改善與提高材料的細胞毒性，體內(nèi)排出，藥物釋放，氣體敏感度等性能具有重要意義。
圖1為本發(fā)明中可控制備貝殼狀、橄欖狀、花生狀、空心球、內(nèi)部為花狀的蛋黃-売結(jié)構(gòu)介孔ニ氧化硅納米材料的示意圖；圖2為本發(fā)明中制備介孔ニ氧化硅納米材料高倍透射電鏡圖片(a)貝殼狀、(b)橄欖狀、(C)花生狀、(d)空心球、(e)內(nèi)部為花狀的蛋黃-殼結(jié)構(gòu)；圖3為本發(fā)明中制備介孔ニ氧化硅納米材料低倍透射電鏡圖片(a)貝殼狀、(b)橄欖狀、(C)花生狀、(d)空心球、(e)內(nèi)部為花狀的蛋黃-売結(jié)構(gòu)。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進ー步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。實施例1(I)在IOOmL的圓底燒瓶中，加入一定量的十二醇，30mg的Na0H，0.1gCTAB和50mL的水，溫和攪拌使其溶解，形成均一的溶液，同時避免攪拌速度過快而產(chǎn)生大量泡沫。(2)將上述溶液加熱到特定反應溫度，并保持在此溫度下攪拌0. 5h。(3)使用恒壓液滴漏斗，將0. 75mL的TEOS緩慢地逐滴滴加到上述溶液中，在反應溫度下繼續(xù)攪拌2h，使TEOS完全反應。(4)反應完成后，離心收集產(chǎn)物，并用こ醇洗滌四次去除表面活性劑與助表面活性齊U，真空干燥，得到產(chǎn)品。(5)當反應溫度為60° C，十二醇的量為10，20，30，50mg時，所生成的介孔ニ氧化硅分別為貝殼狀，橄欖狀，花生狀，空心球狀；當反應溫度為80° C，十二醇的量為50mg吋，生成的介孔ニ氧化硅為內(nèi)部為花狀的蛋黃-売結(jié)構(gòu)。反應條件及對應產(chǎn)物的比表面積、孔體積、孔徑如下表
權(quán)利要求
1.一種介孔二氧化硅納米材料的制備方法，包括 (1)將表面活性劑、助表面活性劑、堿和水，混合，攪拌使其溶解，形成均一的溶液，然后加熱 30-100° C，攪拌 0.5-lh; (2)將硅源逐滴滴加到上述溶液中，繼續(xù)攪拌2-4h，離心、洗滌、真空干燥，即得介孔二氧化硅納米材料，其中表面活性劑、助表面活性劑、堿、水、硅源加入量的比例為IOOmg:0.1-1OOmg :0.1-1OOmg 1-1OOmL :0.Ol-1OmL0
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介孔二氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的表面活性劑為十六烷基三甲基溴化銨CTAB或十六烷基三甲基氯化銨CTAC。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介孔二氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述步驟(1)中的助表面活性劑為十二醇。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介孔二氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述步驟(I)中的堿為 NaOH、KOH、Na2CO3 或 NaHCO3。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介孔二氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中的硅源為正硅酸四乙酯TEOS或正硅酸四甲酯TMOS。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介孔二氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中洗滌所用試劑為乙醇。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種介孔二氧化硅納米材料的制備方法，其特征在于所述步驟(2)中所得的介孔二氧化硅為貝殼狀，橄欖狀，花生狀，空心球或內(nèi)部為花狀的蛋黃-殼結(jié)構(gòu)的介孔二氧化硅納米材料，尺寸在l-1000nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種介孔二氧化硅納米材料的制備方法，包括(1)將表面活性劑、助表面活性劑、堿和水，混合，攪拌使其溶解，形成均一的溶液，然后加熱30-100°C，攪拌0.5-1h；(2)將硅源逐滴滴加到上述溶液中，繼續(xù)攪拌2-4h，離心、洗滌、真空干燥，即得介孔二氧化硅。本發(fā)明用一種簡單方法來一步可控合成形貌豐富與內(nèi)部結(jié)構(gòu)復雜的二氧化硅納米材料；本發(fā)明通過調(diào)節(jié)助表面活性劑的量與反應溫度可控制其形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、比表面積、孔徑分布與孔的結(jié)構(gòu)；本發(fā)明制備的不同形貌、內(nèi)部結(jié)構(gòu)與孔尺寸的二氧化硅納米材料對改善與提高材料的細胞毒性，體內(nèi)排出，藥物釋放，氣體敏感度等性能具有重要意義。
文檔編號B82Y40/00GK103011177SQ201210563899
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者胡俊青, 宋國勝, 周穎, 蔣扉然, 韓林波, 張冰潔 申請人:東華大學