[發(fā)明專利]一種納米級多孔碳微球的制備方法

有效

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• 申請日: 2016-04-21
• 公開（公告）號: CN105776180B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發(fā)明（設計）人: 楊加志;韓靜;孫東平;夏慶成;毛霏;劉曉慧;曾干敏
• 申請（專利權）人: 南京理工大學
• 主分類號: C01B32/15
• 分類號: C01B32/15
• 代理公司: 南京理工大學專利中心32203
• 代理人: 鄒偉紅

技術領域

本發(fā)明涉及一種納米級多孔碳微球的制備方法，具體涉及一種以細菌纖維素為碳源，采用微流控技術制備碳微球后，再水熱碳化制得多孔碳微球的方法，屬于多孔碳材料的制備領域。

背景技術

多孔碳微球來源豐富易得、形貌均一可控、表面具有大量官能團，利于藥物的包埋，可作為藥物載體，實現(xiàn)藥物的靶向和改善藥物的釋放速率，受到廣泛關注。

多孔碳微球的傳統(tǒng)制備方法包括水熱法、溶劑法、微波法以及模板法等。【Carbon，2009.47：2281-2289】報道了一種以纖維素為前驅體，通過水熱反應制得多孔碳微球的方法，其粒徑范圍為2～5μm，表面含有大量羥基和羧基，但是其分散性能差，易團聚，不適于作為藥物載體。【Journal of Materials Chemistry，2009.19：8645-8650】報道了一種以蝦殼為碳源，采用溶劑熱法制得的結構形貌良好、比表面積高的多孔碳微球，但是原料的來源不豐富以及溶劑熱的溫度較高，其成本較高，不利于大規(guī)模生產。【Prog Chem，2012.24：42】報道了一種將碳源與催化劑混合后于微波爐中進行反應生成多孔碳微球的方法，此方法具有快速反應的優(yōu)勢，但由于微波法的成本太高，商業(yè)化大量生產還存在一些問題。目前制備多孔碳微球的方法成本高，產量低，難以大規(guī)模生產。因此，尋找一種碳源來源廣泛、工藝簡單、易于大量生產且低成本的多孔碳微球的制備方法，對于促進其作為藥物載體的進一步應用十分必要。

發(fā)明內容

為了解決現(xiàn)有的制備方法中，多孔碳微球易團聚不易分散、生產成本高、不適于規(guī)模化生產的問題，本發(fā)明提供了一種納米級多孔碳微球的制備方法，以細菌纖維素為碳源，采用微流控技術制得微米級的碳微球，再經水熱碳化制得納米級的多孔碳微球。該方法制得的多孔碳微球粒徑均勻、組成和形貌可控、單分散性好以及可實現(xiàn)表面功能化，比表面積大及多孔結構更利于藥物的負載。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術解決方案為：

一種納米級多孔碳微球的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，細菌纖維素的溶解：將經堿處理、清洗并干燥得到細菌纖維素粉末溶于LiCl/二甲基乙酰胺(DMAC)溶液中，攪拌至完全溶解，離心脫泡得LiCl/DMAC/BC溶液；

步驟2，微流控技術制備微球：將LiCl/DMAC/BC溶液作為分散相，DMAC/4-甲基嗎啡-N-氧化物(NMMO)/H₂O溶液為連續(xù)相，分散相與連續(xù)相的流速比為1:10～80，采用T型垂直交錯微通道的微流控裝置制備細菌纖維素微球；

步驟3，水熱碳化：將微球溶液置于反應釜中，于160℃～200℃下反應4h～30h，得到碳微球溶液；

步驟4，冷凍干燥：將碳微球溶液透析，旋蒸除水，冷凍干燥得到納米級的固體多孔碳微球。

優(yōu)選地，步驟1中，所述的LiCl/DMAC中LiCl的質量分數(shù)為5％～8％，所述的LiCl/DMAC/BC溶液中BC的質量濃度為1％～2％。

優(yōu)選地，步驟2中，所述的DMAC/NMMO/H₂O溶液中DMAC、H₂O和NMMO的摩爾比為0.5～5：45～49.5：50。

優(yōu)選地，步驟4中，所述的透析截留分子量為3000，所述的旋蒸溫度為50℃～80℃，旋蒸時間為2h～8h，冷凍干燥的溫度為-55℃，冷凍干燥時間為12h～36h。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用來源廣泛、價廉易得的細菌纖維素為碳源，采用微流控技術制得尺寸單一、形貌可控的微米級的碳微球，最后經水熱碳化，將微米級的碳微球制成納米級的多孔碳微球。本發(fā)明方法制得的多孔碳微球，其尺寸在納米級，較微米級的碳微球相比，比表面積增大，更利于藥物的負載，在載藥領域具有應用價值。

附圖說明

圖1是納米級多孔碳微球的制備方法流程圖。

圖2是T型垂直交錯微通道乳化裝置示意圖。

圖3是實施例4制得的納米級多孔碳微球的粒徑分布圖。

圖4是實施例7制得的納米級多孔碳微球的整體分布的透射電鏡圖。

圖5是實施例7制得的納米級多孔碳微球的單個微球的透射電鏡圖。

具體實施方式

下面結合實施例和附圖對本發(fā)明作進一步詳細說明。

本發(fā)明的一種納米級多孔碳微球的制備方法，流程圖如圖1所示，包括以下步驟：

步驟1，細菌纖維素的溶解：將經堿處理、清洗并干燥得到細菌纖維素粉末溶于LiCl/DMAC溶液中，攪拌至完全溶解，離心脫泡得LiCl/DMAC/BC溶液；