[發明專利]一種核殼結構的磁性二氧化硅復合微球及其制備方法

無效

• 申請號: 200810204417.4
• 申請日: 2008-12-11
• 公開（公告）號: CN101444711A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 褚軼雯;汪長春
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;H01F1/09
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司
• 代理人: 張 磊

技術領域

本發明涉及一種核殼結構的磁性二氧化硅復合微球及其制備方法。

背景技術

多組分復合微球可以由相同或完全不同的物質組成，這為不同物質間功能的組合提供了 技術保障。通過設計制備的材料可同時具備各組分的特性，比如光學、電學、磁學等特性， 從而實現單一體系多功能的同時應用，具有廣泛的科學和工程學意義。其中，超順磁性復合 微球除了具有普通微球的比表面積大、易于吸附等特性外，同時還具有無機磁性材料的磁場 響應性，能在外界磁場作用下方便、快速地從介質中分離，因此可廣泛應用于細胞標記及分 離、藥物控釋、蛋白或DNA純化、固定化酶、磁共振成像、熱療和靶向藥物等領域。磁性 二氧化硅復合微球因其具有良好的生物相容性，可以廣泛用于生物醫學領域。

磁性二氧化硅微球的制備有很多種方法，常用的方法有以下兩種，一種是以修飾后的磁 性納米粒子為種子，采用方法，在醇水體系中通過正硅酸乙酯的水解和縮合在磁性粒 子表面覆蓋二氧化硅層。另一種方法是采用微乳液方法，利用膠束或反膠束穩定磁性納米粒 子核，加入正硅酸乙通過其水解沉淀來包覆含磁性納米粒子的微乳液液滴。這兩種方法得到 的二氧化硅復合微球的磁飽和強度都不高，后一種方法由于使用了大量乳化劑使得后處理過 程繁瑣。上述提到的方法都是使用Fe₃O₄納米粒子再進行二氧化硅包覆的，磁性能尤其是磁 飽和強度不能滿足許多實際需要。

發明內容

本發明的目的是提供一種核殼結構的磁性二氧化硅復合微球及其制備方法。

本發明提出的核殼結構的磁性二氧化硅復合微球，該復合微球的核為磁性金屬納米粒子/ 碳復合微球，其粒徑為100nm～5μm，外殼為二氧化硅，尺寸為10nm～1μm，所述金屬納 米粒子為鈷、鐵或鎳中任一種；該復合微球由下述方法合成獲得：以絡合了金屬離子的聚合 物微球為核，以正硅酸烷基酯作為前驅體，采用凝膠-溶膠法制備具有核殼結構的二氧化硅 復合微球，通過對復合微球進行熱解得到所需產品。

本發明提出的核殼結構的磁性二氧化硅復合微球的制備方法，具體步驟如下：

(1)將聚合物微球分散在分散液中，接著將金屬鹽直接加入到聚合物分散液中，在40～ 100℃下反應10-24小時后加入助絡合劑，保持該溫度繼續反應16-48小時；反應結束后，用 去離子水沉淀反應液，將沉淀液抽濾，并用去離子水洗(一般為3次)，將得到的含金屬離子 的聚合物微球真空干燥，備用；整個體系按照重量計算，聚合物微球占1～10％，金屬鹽占1～ 20％，助絡合劑占1～40％，其余為溶劑，其總重量滿足100％；

(2)將乳化劑溶于水中，配成溶液，加入步驟(1)所得絡得了金屬離子的聚合物微球，超聲 分散后加入醇；所得溶液加入三頸瓶中，將溶液加熱至25-60℃，在此溫度下加入堿液，然后 在1～4小時內滴加正硅酸烷基酯，繼續反應1～12小時，離心洗滌，真空干燥，即將得到二 氧化硅復合微球；整個體系按照重量計算，乳化劑占0.1～1％，絡合了金屬離子的聚合物微 球占0.1～5.0％，堿液占0.8～3.0％，水占10～20％，醇占60～75％，其余為正硅酸烷基酯， 其總重量滿足100％；

(3)將步驟(2)得到的二氧化硅復合微球在管式爐內，在氮氣氣氛下，在500～1200℃溫度 下熱處理1～5小時，即得到所需產品。

本發明中，步驟(1)中所述聚合物微球為含有氰基、硝基或磺酸基的聚合物微球，粒徑為 100nm～5μm。

本發明中，步驟(1)中所述聚合物微球的分散液溶劑為乙醇、甲苯或N，N-二甲基甲酰胺中 的一種或幾種。