[發明專利]苯基功能化的放射狀磁性核殼介孔硅材料的制備方法

有效

• 申請號: 201410292921.X
• 申請日: 2014-06-27
• 公開（公告）號: CN104069818A
• 公開（公告）日: 2014-10-01
• 發明（設計）人: 劉少民;虞柯潔;宗凱;劉宇欣;徐業平
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;B01J20/28
• 代理公司: 合肥金安專利事務所 34114
• 代理人: 金惠貞

技術領域

本發明屬于磁性材料制備技術領域，具體涉及一種結構為放射狀形貌的苯基功能化的磁性核殼介孔硅材料的制備方法。

背景技術

磁性材料作為一類重要的功能材料，在環境有害物質分離、催化、信息儲存、生物成像以及藥物傳輸等領域具有廣泛的應用前景。其中鐵基磁性材料，如四氧化三鐵，因其高的飽和磁化強度、容易的合成技術以及可控的尺寸與形貌，受到了許多國內外研究者的青睞。然而，Fe₃O₄納米顆粒存在于溶液中易團聚、長時間暴露于空氣也容易被氧化等缺點，這些都會使得磁性核的磁性降低和分散度降低，進而導致分離富集效率的降低。因此，對Fe₃O₄納米顆粒表面進行修飾改性以及功能化就顯得十分重要。

對于磁性材料進行核殼結構包裹作為一種有效的解決其穩定性問題以及其應用上的可靠性和廣泛性受到了越來越多的重視，通過具備厚度可控性殼層的包覆，不僅可以提高其穩定性還能夠拓寬其應用領域。目前，介孔硅材料因其獨特的優勢受到了人們的親睞，例如：比表面積大、大小可調的孔道、孔徑分布均勻、可修飾的表面等。再如，可直接用于對廢水中有機污染物的高效富集分離，可無機金屬浸漬后用于環境污染物的催化降解，可有機修飾后用于抗癌藥物的傳輸與控制釋放，可負載顯影劑用于生物成像等。

介孔二氧化硅含有的基團Si–OH可以與有機烷氧基硅烷偶聯劑通過縮合形成Si–O–Si鍵，從而得到含有氨基、烷基、巰基、芳環等有機官能團的有機–無機雜化介孔硅，有機官能團的引入，增加了介孔氧化硅材料在實際應用中的活性中心位點，提高了選擇性，大大拓寬了其在環境、催化、藥物控制等領域的應用。目前，關于功能化的磁性核殼介孔硅的合成，主要采用的方式有：

1）嫁接法（Grafting）。此方法屬于后制備法，即在介孔硅材料制備完成后，將其和有機硅烷偶聯劑水解縮合，在材料表面嫁接上有機官能團。方法的優勢在于嫁接的有機官能團量大。但是十分容易導致介孔通道的堵塞，且官能團分布不均勻。例如Zhang[Zhang?X,?Niu?H,?Li?W,?et?al.?2011.?A?core–shell?magnetic?mesoporous?silica?sorbent?for?organic?targets?with?high?extraction?performance?and?anti-interference?ability[J].?Chemical?Communications,?47:?4454–4456]用Fe₃O₄/SiO₂和十八烷基三乙氧基硅源（C₁₈TES）在甲苯中回流的方法合成了孔道中含有十八烷基的磁性介孔硅；

2）共縮聚法（Co–condensation）。此方法屬于一步合成法。在介孔氧化硅的形成過程中加入有機硅源，使其和正硅酸乙酯（TEOS）同步水解縮合形成介孔形貌的有機–無機雜化硅。與嫁接法相比，共縮聚法解決了官能團分布不均一的缺點，不堵塞孔道，穩定性更高。但是有機基團的量受到了限制，一般有機硅源不可以超過總硅源的40?%。Li[Li?Z,?Huang?D,?Fu?C,?et?al.?2011.?Preparation?of?magnetic?core?mesoporous?shell??microspheres?with?C18-modified?interior?pore-walls?for?fast?extraction?and?analysis?of??phthalates?in?water?samples[J].?Journal?of?Chromatography?A,?1218:?6232–6239]將TEOS和C₁₈TES混合縮聚，形成了孔道中含有長鏈烷烴的磁性介孔氧化硅；