[發明專利]一種酸性條件合成核殼結構磁性介孔二氧化硅納米微球的方法

無效

• 申請號: 201310101163.4
• 申請日: 2013-03-27
• 公開（公告）號: CN103143305A
• 公開（公告）日: 2013-06-12
• 發明（設計）人: 孫建敏;朱前程;梁林;王同保;王芳霄
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02;B82Y40/00;B01J20/10;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 高會會

技術領域

本發明涉及一種核殼結構磁性介孔二氧化硅納米微球的制備方法。

背景技術

核殼結構磁性介孔二氧化硅是一種以磁性Fe₃O₄為內核，致密二氧化硅層為中間層，高比表面積、大的孔容、均一孔徑介孔二氧化硅層為外殼的納米材料，在吸附、催化、生物、藥物控釋等領域有著廣泛的應用。其核心Fe₃O₄具有超順磁性，使其能夠在外加磁場作用下快速定向分離；外殼層介孔二氧化硅層具有高比表面積、大的孔容、均一孔徑，從而滿足實際應用需求。目前核殼結構磁性介孔二氧化硅材料的合成都采用堿性條件制備MCM-41型介孔層，其孔徑較小、表面積低限制了其在大分子吸附、藥物緩釋等領域的進一步應用。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有堿性條件路徑方法制備核殼結構磁性介孔二氧化硅孔徑小及表面積較低的問題，而提供一種酸性條件合成核殼結構磁性介孔二氧化硅納米微球的方法。

本發明的一種酸性條件合成核殼結構磁性介孔二氧化硅納米微球的方法，是按照以下步驟進行的：

A、磁性Fe₃O₄納米粒子的制備：一、稱取1～2重量份的鐵源，在磁力攪拌的條件下加入到40～60重量份還原劑中攪拌混合均勻，得混合溶液；二、將2～3重量份的沉淀劑以及0.8～1.0重量份聚乙二醇在攪拌條件下加入到步驟一得到的混合溶液中，混合均勻后，得混液；三、將步驟二混液轉移到反應釜中，加熱至200℃晶化8h，冷卻至室溫，依次用去離子水和無水乙醇清各洗6次，在溫度為60℃烘箱中干燥12h，即得Fe₃O₄納米粒子；

B、Fe₃O₄nSiO₂的制備：四、取步驟A制得的0.1重量份的Fe₃O₄納米粒子，分散于混合液中，超聲處理15min；五、將步驟四超聲處理后的Fe₃O₄納米粒子在外磁場作用下分離，收集固相物，依次用去離子水和無水乙醇各洗3次，然后加入80～100重量份無水乙醇、20重量份去離子水及1重量份濃氨水，室溫下攪拌60min，得均勻混合液；六、向步驟五得到的均勻混合液中，以0.1滴/秒的速度滴加0.6重量份硅源，然后在轉速為800～1000rpm的條件下，機械攪拌12h；在外磁場作用下分離，收集固相物，依次用去離子水和無水乙醇各清洗6次，在溫度為60℃烘箱中干燥12h，得Fe₃O₄nSiO₂；其中，步驟四所述的混合液由30～40重量份無水乙醇與5～8重量份的濃度為0.2M鹽酸溶液制得；

C、Fe₃O₄nSiO₂mSiO₂的制備：七、將步驟B所得Fe₃O₄nSiO₂分散于混合液中，超聲處理15min；八、對步驟七超聲處理后的溶液攪拌混勻，加入0.02重量份聚乙烯吡咯烷酮后，攪拌2h，得混合液；九、將1重量份的表面活性劑溶于10～15重量份的無水乙醇攪拌至澄清后，加入步驟八的混合液中，在室溫下攪拌2h，得溶液；十、向步驟九的溶液中加入0.8重量份硅源，室溫下攪拌2d后，烘干；十一、將步驟十烘干產物研碎轉入反應釜中，加入15～20重量份的去離子水，置于100℃烘箱中晶化24h，磁性分離出固相物后，在溫度為60℃烘箱中干燥12h；十二、將步驟十一所得干燥物轉入管式爐中，在N₂氣氛下，溫度為550℃條件下煅燒5～6h，然后冷卻至室溫研碎后，即得Fe₃O₄nSiO₂mSiO₂；其中，步驟七中所述的混合液是由20～30重量份的無水乙醇與5重量份濃度為0.2M的鹽酸溶液制成的。

本發明包含以下有益效果：

本發明采用酸性條件（pH在1～2范圍內），溶劑揮發自組裝方法，能夠得到高比表面積、大孔徑、大孔容的核殼結構磁性介孔二氧化硅納米微球。所得材料較堿性路徑合成的材料具有較大的孔徑（5.61nm），高的比表面積（839m²/g）和大的孔容（0.9cm³/g），磁飽和度為8.52emu/g。