[發明專利]以花粉粒為生物模板制備形狀均一的二氧化硅中空微球

無效

• 申請號: 201210407587.9
• 申請日: 2012-10-24
• 公開（公告）號: CN102874823A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 黃善然
• 申請（專利權）人: 南開大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種制備二氧化硅中空微球的方法，具體是以花粉粒為生物模板合成在大小和形態上均一的二氧化硅中空微米級球體。

背景技術

二氧化硅中空微球是一種內部包含空腔的無機材料。具有低密度、絕緣性能好、穩定性高、比表面積大等特點，可用于藥物釋放載體、診斷造影劑載體、催化劑載體、色譜固定相、吸附劑、輕質材料填料等合成和制造領域。

1992年Kresge等人[Nature359，710-712]報道了介孔二氧化硅的制備方法，其后合成各種介孔二氧化硅的方法便成為納米制造技術的一個研究熱點。在該領域的研究中，其中一個矚目的研究方向是運用多種手段來制造介孔二氧化硅的中空微球[201210062852.4；201110327022.5；201110272233.3；201110219800.9；201110187685.1；201110107495.4；201010531976.3；201010196003.9；201010106985.8；200910227402.4；201010131022.3；200910258303.2；200910026742.0；200710043507.5；200810037851.8；200710047411.6；200610017068.6]。實際上，這些中空微球的制備均出于兩種技巧：軟模板法和硬模板法。軟模板法是利用表面活性劑、模板劑、助模板劑、超聲空化等方法在溶液中形成乳液或微乳液球形膠束，硅物質在此類膠束表面上形成固體硅殼，除去膠束后便可獲得中空微球。硬模板法是選用粒徑均一的無機粒子、金屬粒子、聚合物微球、囊泡等固體超細粒子作為模板，在其表面上通過水解縮聚形成固體硅殼，然后除去模板后即可得到中空硅球。

本發明采用天然生物體作為模板，利用自然界花粉粒尺寸上的單分散性和精美的形態，以及生物模板易于熱分解的特點來制備中空微球。

發明內容

本發明的目的之一是得到具有花粉粒形態的二氧化硅中空微球。

本發明的目的之二是建立適用于各種不同花粉粒模板的納米制造方法，以制備形態各異的二氧化硅中空微球。

為了達到上述目的，本發明采用天然生物體——花粉粒作為模板制備二氧化硅中空微球。天然花粉粒擁有單分散的尺寸和各種各樣的形態，可為中空微球的制備提供廣泛多變的設計空間。

具體工藝如下：

硅酸酯的水解縮合反應是一個復雜的過程。正硅酸四乙酯(TEOS)與H₂O微溶，反應一般在二者的共溶劑(如醇)中進行。硅酸酯首先水解產生羥基，羥基再與硅酸酯進一步縮聚。這樣，就會在花粉粒的表面逐漸生長出-Si-O-三維網絡所構成的凝膠，并最終將花粉粒包覆起來，形成硅凝膠/花粉粒復合物。

將硅凝膠/花粉粒復合物在高溫下煅燒。高溫使生物體模板及全部有機成分分解，在供氧充足的情況下生成CO₂和H₂O；在缺氧的條件下則有CO和少量碳形成。而包覆在花粉粒表面的硅凝膠脫水并形成固態無機物SiO₂。

結果，核心的模板被氣化，而外部包覆的硅凝膠則形成了固態硅殼，由此制備出具有花粉粒形狀的中空微球。

我們選擇的玫瑰花粉粒呈球形，直徑約35μm。無條嵴，表面光滑。未破壁花粉粒具有穩定的表面，能夠耐受較為苛刻的化學環境。由于花粉粒具有一定的大小和形狀，因此所模擬制備的二氧化硅中空微球在形態上具有單分散的特性(附圖1)。

本發明的優點在于：

1.本發明所述的方法可制造出一種尺寸和形態均一的二氧化硅中空微球，該微球具有化學性質穩定、比表面積大、密度低等特點。

2.本發明以天然花粉粒為模板，不僅可以作為介孔納米材料適宜的生長核，而且易于降解和分解。這使得制備具有工藝簡單，產物中無化學雜質的殘留的特點。

3.本發明所述的方法可作為制備各種形狀中空微球的基礎。采用不同形態的花粉粒就能夠得到不同形狀的二氧化硅中空微球，所制備的中空微球可望用于藥物釋放、催化劑的載體，以及輕型材料的填料。

附圖說明

圖1是介孔二氧化硅中空微球的顯微分布圖。圖中顯示出尺寸單分散和形狀均一的球形結構。

具體實施方式

實施例1：