[發明專利]一種中空介孔二氧化硅微球及其制備方法和用途

有效

• 申請號: 201110272233.3
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102432024A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 吳傳斌;陳寶;王周華;權桂蘭
• 申請（專利權）人: 中山大學
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;A61K47/04
• 代理公司: 廣州華進聯合專利商標代理有限公司 44224
• 代理人: 萬志香

技術領域

本發明屬于無機材料制備和醫藥應用領域，具體涉及一種具有介孔殼層和中空核心的中空介孔二氧化硅微球及其制備方法和作為藥物載體方面的應用。

背景技術

多孔材料由于具有密度低、較大的比表面積和較高的孔容，廣泛應用于建筑，化工，醫藥等各個領域。根據國際純粹和應用化學聯合會(IUPAC)的定義，多孔材料的孔徑分為三類：小于2納米的孔為微孔(micropore)，大于50納米的孔為大孔(macropore)，介于2至50納米的孔為介孔(mesopore)。孔的大小決定多孔材料的用途。中空介孔微球在一個單元內同時具有介孔和大孔的結構，使其具有介孔材料和大孔材料的特性。大孔的內腔體可作為客體分子的貯物庫或微型反應器，而貫穿殼層的介孔提供客體分子的進出通道。這種特殊的結構使得中空介孔二氧化硅在催化、分離、吸附、生物工程、醫藥等方面具有良好的應用前景。

目前已有文獻報道合成中空介孔二氧化硅，其制備方法從廣義上分為二類：硬模板法和軟模板法。硬模板法是利用有機或者無機微球作為模板，如PS微球、碳酸鈣等，水解的二氧化硅在模板表面層積組裝，形成核殼微球，然后除去模板即可得到中空介孔微球，如中國專利申請公開號為CN101708853A和CN101683983應用聚苯乙烯微球為模板分別制備孔徑為1.6～2.4nm和1.8～3.8nm的中空二氧化硅微球。此法操作步驟復雜耗時，產率較低。

軟模板法是以囊泡、乳滴、液滴等液體為模板，通過靜電作用，使二氧化硅自我組裝，形成中空介孔微球，例如專利公開號CN101475183以十六烷基三甲基溴化銨、正硅酸乙酯、乙醇溶液體系在氨水中形成的微液滴為模板制備出空腔直徑在0～300nm范圍內可調，殼層厚度25～50nm，介孔孔徑為2.6～3.2nm的中空介孔二氧化硅微球，但該專利的液滴法不同于一般的乳化法，因為乙醇與氨水容易互溶從而在混合時難以生成液滴作為空腔的模板，需要嚴格控制正硅酸乙酯的加入量，因此制備條件和參數極為苛刻；另外乙醇的加入對介孔孔徑的影響有限，所制備的中空介孔二氧化硅微球的介孔孔徑較小(2.6～3.2nm)；乳化法的有專利公開號CN1792788、CN101298335、CN101559950、CN101857234A，它們分別以聚乙烯吡咯烷酮、OP-10、聚N-異丙基丙烯酰胺、正辛胺等表面活性劑在水中形成的乳滴或囊泡為空腔模板，制備出不同顆粒大小和殼層厚度的中空介孔二氧化硅；目前已見報道的中空介孔二氧化硅的殼層孔徑均小于5nm，大部分在2～3nm之間并且介孔孔徑不可調，原因是加入擴孔劑會破壞空腔模板體系的穩定性。至今尚未有介孔在5～20nm范圍內可調的中空介孔二氧化硅的報道。值得注意的是，在實際應用中，客體分子是通過中空介孔二氧化硅殼層上的介孔為通道實現空腔內外的進出，換言之，殼層上的介孔是客體分子進出的交通要道。介孔過小限制了大客體分子的進出和影響客體分子進出的速率，客觀上限制材料的實際應用范圍和應用價值。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種得到較大介孔并貫穿殼層的中空介孔二氧化硅微球的制備方法。

實現上述目的的技術方案如下：

一種中空介孔二氧化硅微球的制備方法，包括如下步驟：

(1)配制酸性或堿性溶液：配制濃度為0.05～3M的無機酸溶液或pH為8～13的氫氧化鈉或氨水溶液；

(2)在步驟(1)的酸性或堿性溶液中加入模板劑，模板劑在酸性或堿性溶液中的質量百分濃度為0.1％～5％，攪拌使溶液變澄清再加入非極性溶劑，所述的模板劑為十六烷基三甲基溴化銨或PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物P123；當模板劑為PEO-PPO-PEO三嵌段共聚物P123時，將其加入到酸性溶液中；

(3)加熱步驟(2)中的混合液，溫度為25℃～80℃，同時進行攪拌乳化，乳化時間為0.5～2小時；

(4)乳化后在攪拌的情況下往步驟(3)的混合液中加入硅源，進行水解縮合反應，硅源/模板劑的質量比為0.05～1；

(5)反應后過濾收集固體，洗滌至中性后干燥，煅燒，得到中空介孔二氧化硅微球。

優選地，所述步驟(2)中的非極性溶劑為1，3，5-三甲苯，正辛烷，異辛烷，正庚烷，異庚烷，正癸烷，異癸烷，十一烷，異十一烷，十二烷，異十二烷，十四烷，異十四烷的一種或任意二種的混合物。所述的無機酸溶液為0.05～1M的鹽酸溶液。

優選地，所述步驟(2)中的模板劑在酸性或堿性溶液中的質量百分濃度為0.1～1％，非極性溶劑與酸或堿溶液的體積比為0.01～0.1。