[發明專利]一種二氧化硅納米粒子及其制備方法和應用

無效

• 申請號: 201110377777.6
• 申請日: 2011-11-24
• 公開（公告）號: CN102491344A
• 公開（公告）日: 2012-06-13
• 發明（設計）人: 周陽;李維;馬文會;謝克強;魏奎先;伍繼君;戴永年
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;B82Y40/00;B82Y30/00
• 代理公司: 暫無信息
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技術領域

本發明涉及一種二氧化硅納米粒子及其制備方法和應用，屬于現代納米材料領域。

背景技術

隨著納米技術的發展，納米二氧化硅及其功能化的材料廣泛應用于催化、藥物載體和重金屬離子的分離與富集。工業技術的快速發展給環境造成嚴重污染，特別是重金屬的污染，不僅給環境帶來沉重的負擔，也對人的身心健康造成巨大的危害，而部分富集金屬離子的材料又存在活性不高、機械強度低等缺點，因此設計并開發具有富集和分離重金屬污染物功能的納米材料是現代納米材料領域研究的重點。（參考文獻：P.K.Jal,?S.Patel,?B.K.Mishra,?Talanta,?2004,?62,?1005-1028；?Hua?Zhou,?Shishan?Wu,?Jian?Shen,?Chem.?Rev.,?2008,?108,?3893-3957）。

Cd²⁺是主要的重金屬污染源之一，被人體吸收后，在體內形成鎘硫蛋白，選擇性地蓄積肝、腎中，特別會使骨骼的代謝受阻，造成骨質疏松、萎縮、變形等一系列癥狀。近些年也，納米二氧化硅及其功能化的材料對Cd²⁺的吸附也得到了一定的研究（參考文獻：D.P.?Quintanilla，I.Hierro,?M.?Fajardo,?I.?Sierra??J.?Mater.?Chem.,?2006,?16,?1757-1764;?Baojiao?Gao,?Fuqiang?An,?Kangkai?Liu,?Appl.Sur.?Sci.,?2006,?253,?1946-1952），這些表面修飾后的介孔二氧化硅納米粒子可以將Cd²⁺從水溶液中吸附除去，從而降低水溶液中金屬離子的濃度。

隨著工業技術的發展和人們生活質量的逐步提高，雖然現代分析儀器（如AAS，ICP，ICP-AES）在鎘離子檢測方面發揮著重要的作用，但在進行生物、環保、工業、農業等樣品中痕量或超痕量鎘離子檢測分析時還存在一定困難，檢測靈敏度和準確度不高。

發明內容

本發明的目的在于提供一種二氧化硅納米粒子，該納米粒子是一種具有刺激響應性質的二硫巰基苯并咪唑表面功能化的二氧化硅納米粒子，對水溶液中痕量Cd²⁺的富集作用顯著有效，且方便實用，其化學結構式為：

，其中m=1-3，n=0-6。

本發明另一目的是提供一種二氧化硅納米粒子的制備方法，按如下步驟進行：

1、制備粒徑在60-100?nm的二氧化硅納米粒子；

將5-10?ml質量百分比濃度為28?%的氨水溶液和1-5?ml去離子水加入到100?ml無水乙醇中混合，混合溶液在40?℃攪拌2小時，然后加入5-10?ml正硅酸四乙酯，20-60?℃反應2-24小時，離心分離，分離后的產物用無水乙醇洗滌，得到球形二氧化硅納米粒子；

2、制備二硫巰基苯并咪唑表面功能化的二氧化硅納米粒子

2-1）取步驟1制得的球形二氧化硅納米粒子1-2?g，分散到10-100?ml無水乙醇溶液中，然后向反應液中加入1-10?ml巰基硅烷，在60?℃氮氣保護避光條件下，攪拌反應1-10小時，然后離心分離5-30分鐘，用硅烷化反應溶劑洗滌，離心分離后得到巰基官能團表面修飾的二氧化硅納米粒子；

2-2）取步驟2-1）所制得的巰基功能團表面修飾的二氧化硅納米粒子1-2?g分散在10-100?ml乙腈溶液中，向反應液中加入1-10?ml飽和二硫吡啶乙腈溶液，常溫避光條件下攪拌反應1-24小時，然后離心分離5-30分鐘，乙腈溶液洗滌，再離心分離得到二硫吡啶表面功能化的二氧化硅納米粒子；?

2-3）取步驟2-2)所得的二硫吡啶表面功能化的二氧化硅納米粒子1-2?g分散在10-50?ml無水乙醇溶液中，向反應液中加入0.5-2?g?巰基苯并咪唑，常溫下避光攪拌反應2-24小時，離心分離5-30分鐘，無水乙醇和去離子水洗滌，離心分離得到二硫巰基苯并咪唑表面功能化的二氧化硅納米粒子。

本發明中所述硅烷化反應溶劑為無水乙醇或無水甲苯溶液。

本發明中所述的巰基硅烷為α-巰基三乙氧基硅烷、α-巰基三甲氧基硅烷、β-巰基三乙氧基硅烷、β-巰基三甲氧基硅烷、γ-巰基三乙氧基硅烷、γ-巰基三甲氧基硅烷中一種。

本發明中所述二硫吡啶為2-2’二硫二吡啶或4-4’二硫二吡啶。