[發(fā)明專(zhuān)利]一種介孔二氧化硅空心球的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210017539.9
• 申請(qǐng)日: 2012-01-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102583400A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滕兆剛;盧光明;陳國(guó)韜;田聰聰;艾力;李昊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍南京軍區(qū)南京總醫(yī)院
• 主分類(lèi)號(hào): C01B33/12
• 分類(lèi)號(hào): C01B33/12
• 代理公司: 南京蘇高專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種介孔二氧化硅空心球的制備方法，具體涉及一種具有垂直孔道的介孔二氧化硅空心球的制備方法，屬于多孔材料的制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)

以表面活性劑為模板合成的介孔材料具有高的比表面積和孔容、均一可調(diào)的孔徑、可控的形貌等優(yōu)異性質(zhì)。介孔材料在催化劑載體、化學(xué)傳感器、光學(xué)器件及藥物輸送等方面顯示出巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。通過(guò)控制反應(yīng)條件可以合成球形、薄膜、纖維以及空心結(jié)構(gòu)的介孔材料。其中，具有大的空腔結(jié)構(gòu)和介孔孔道的介孔二氧化硅空心球引起了研究人員的廣泛關(guān)注。這是因?yàn)榻榭锥趸杩招那虼蟮目涨唤Y(jié)構(gòu)可用于存儲(chǔ)客體分子或用作微反應(yīng)器，同時(shí)其具有介孔孔道的殼層為分子或離子的傳輸提供了有效的通路。最新的研究結(jié)果表明，介孔二氧化硅空心球在限域催化、藥物載體、電極材料、超聲造影劑等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。目前，介孔二氧化硅空心球的合成方法主要包括兩種，即硬模板法和軟模板法。

硬模板法是指以無(wú)機(jī)膠體粒子或高分子球作空心結(jié)構(gòu)模板合成二氧化硅空心球的一類(lèi)方法，以下專(zhuān)利申請(qǐng)文件和文獻(xiàn)公開(kāi)的內(nèi)容均屬于這種方法：申請(qǐng)?zhí)枮?01110069204.7的專(zhuān)利申請(qǐng)文件；Y.Zhu，E.Kockrick，T.Ikoma，N.Hanagata，S.Kaskel，Chem.Mater.2009，21，2547；H.Blas，M.Save，P.Pasetto，C.Boissière，C.Sanchez，B.Charleux，Langmuir?2005，21，8180；F.J.Suárez，M.Sevilla，S.T.Valdés-Solís，A.B.Fuertes，Chem.Mater.2007，19，3096。這種方法首先要合成空心結(jié)構(gòu)模板，然后將空心結(jié)構(gòu)模板加入到含表面活性劑和硅源的溶液中，通過(guò)表面活性劑和二氧化硅前驅(qū)體在空心模板表面的組裝、沉積形成具有介觀結(jié)構(gòu)的二氧化硅殼層，最后通過(guò)刻蝕、焙燒的方法去除空心結(jié)構(gòu)模板和表面活性劑即得到介孔二氧化硅空心材料。硬模板法制備介孔二氧化硅空心球的過(guò)程較繁瑣、成本較高，不利于介孔二氧化硅材料的開(kāi)發(fā)和利用。

軟模板法是指以乳液或氣泡為空心結(jié)構(gòu)模板制備二氧化硅空心球的一類(lèi)方法。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是合成過(guò)程簡(jiǎn)便，以下文獻(xiàn)公開(kāi)的內(nèi)容屬于這種方法：S.Schacht，Q.Huo，I.G.Voigt-Martin，G.D?Stucky.，F(xiàn).Schuth，Science，1996，273，768；J.Wang，Y.Xia，W.Wang，M.Poliskoff，R.Mokaya，J.Mater.Chem.2006，16，1751。以軟模板法制備介孔二氧化硅空心材料不需要預(yù)先合成膠體粒子或高分子球。但是在軟模板法制備空心球的過(guò)程中往往需要用到具有較大毒性的三甲基苯以及價(jià)格昂貴的表面活性劑來(lái)制備乳液油滴或氣泡。同時(shí)，由于乳液或氣泡模板具有熱力學(xué)不穩(wěn)定的特點(diǎn)，采用軟模板法制備的介孔二氧化硅空心球的形貌不夠理想，微球單分散性差，殼層厚度也不均勻。此外，利用硬模板和軟模板法制備的介孔二氧化硅空心球的介孔孔道往往平行于微球表面，部分孔道是無(wú)序的，這不利于分子或離子進(jìn)入到介孔二氧化硅空心球的內(nèi)部，限制了空心球在催化劑載體及藥物控釋等領(lǐng)域的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種具有垂直孔道的介孔二氧化硅空心球的制備方法。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的介孔二氧化硅空心球的制備方法，首先利用二氧化硅前驅(qū)體與表面活性劑在醇水溶液中的協(xié)同組裝、縮合形成二氧化硅初級(jí)產(chǎn)物，進(jìn)而通過(guò)二氧化硅/表面活性劑的重新組織生長(zhǎng)自發(fā)形成二氧化硅空心球，最后通過(guò)焙燒的方法去除表面活性劑即得到具有垂直孔道的介孔二氧化硅空心球。

本發(fā)明的介孔二氧化硅空心球的具體合成步驟如下：

(1)將表面活性劑和氨水加入到醇、水的混和溶劑中，表面活性劑、氨水、醇和水的質(zhì)量比為0.16∶0.1～1∶15～50∶20～80；

(2)將硅源加入到所得溶液中，使得硅源的濃度為0.005～0.05mg/ml，10～50℃攪拌條件下反應(yīng)5～30min獲得白色的二氧化硅初級(jí)產(chǎn)物；

(3)將所得二氧化硅初級(jí)產(chǎn)物于原溶液中在10～50℃，攪拌條件下反應(yīng)12～72h；

(4)將步驟(3)所得的反應(yīng)產(chǎn)物離心、水洗、干燥；于150～250℃焙燒5～7h后再于500～600℃焙燒5～7h，或直接將干燥后的產(chǎn)物于500～600℃焙燒5～7h。

作為優(yōu)選，所述的表面活性劑為十二烷基三甲基溴化銨、十四烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基溴化銨、十八烷基三甲基溴化銨、十六烷基三甲基氯化銨中的一種。