[發明專利]一種中空介孔二氧化硅納米球的綠色制備方法

有效

• 申請號: 201710423089.6
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN107082432B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發明（設計）人: 唐新德;沈春麗;董福營;楊月青;扈有志;岳遠倩;劉濤;張彩珠;潘義川
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

本發明公開了一種中空介孔二氧化硅納米球的綠色制備方法，是室溫下將聚乙二醇?聚甲基丙烯酸N,N?二甲基氨基乙酯?聚N?異丙基丙烯酰胺嵌段共聚物溶于去離子水中，攪拌下升溫至45～55℃并保持恒溫，同時通二氧化碳并持續保持飽和狀態；將原硅酸乙酯緩慢滴加到上述溶液中，滴加完畢后繼續恒溫反應12～24小時；采用離心法對反應液進行固液分離，最后產物經真空干燥獲得。本發明方法制得的中空介孔二氧化硅納米球尺寸均勻，具有空心核和介孔殼層結構，平均粒徑為100±10nm，殼層厚度為20～40nm。本發明方法不使用催化劑和有害的有機溶劑、也無需高溫煅燒或化學腐蝕去除模板，并且可通過改變反應溫度、時間和投料比實現對中空納米球尺寸及殼層厚度進行調控。

技術領域

本發明涉及一種中空介孔二氧化硅納米球的綠色制備方法，屬于有機無機復合功能材料技術領域。

背景技術

無機中空介孔納米材料具有密度低、比表面積大、機械與熱穩定性好、表面滲透性強等特點，受到科學界和工業界的廣泛關注，在催化、涂層、藥物傳遞與控制釋放等領域有許多潛在的應用，其中中空介孔二氧化硅納米材料的研究與應用最為廣泛。

中空介孔二氧化硅納米材料的制備通常采用模板法，模板材料為聚合物膠乳、乳液、無機納米粒子、聚合物的聚集體或復合體，以及表面活性劑膠束。在模板材料的分散介質中，通過二氧化硅前驅體(如原硅酸乙酯)在酸性或堿性條件的快速水解和縮合或在核模版上層層自組裝形成核殼結構制備二氧化硅納米球的殼，再通過高溫煅燒或化學蝕刻去除核模板而獲得中空二氧化硅納米材料。這種制備方法成本高，且帶來環境問題，通過高溫煅燒和化學蝕刻去除核模板還會破壞二氧化硅殼層。因此需要尋找新的中空介孔二氧化硅納米材料制備方法，且更加靈活易用和無破壞性。

中國專利申請CN101214965A公開了一種大孔-介孔二氧化硅空心微球的制備方法，以嵌段共聚物P123為模板劑，得到具有大孔和介孔兩種孔結構的二氧化硅空心微球，但是該模板雙重乳液配置較為復雜，而且后處理過程需要高溫煅燒除掉表面活性劑和有機溶劑。中國專利申請CN101121519A公開了在醇體系中，氨水催化硅酸酯和硅烷偶聯劑共同水解得到雜化二氧化硅亞微米球，該亞微米球具有平均孔徑為3～10nm的介孔結構，制備過程簡單，但該過程需要醇類有機溶劑和氨水堿性溶液，并使用氫氟酸腐蝕雜化二氧化硅亞微米球的溶膠，存在較大的危險性。李麗穎等“以陰離子多肽為模板合成二氧化硅納米空心球”(物理化學學報，2008，24，3)報道了以3-氨丙基三甲氧基硅烷((APMS)和正硅酸乙酯((TEOS)為硅源，聚陰離子多肽為模板控制合成微孔二氧化硅空心球，但該過程需要不斷的調控溶液pH值和通過煅燒來除掉模板劑。上述專利申請或文獻中所涉及的中空二氧化硅微球的制備方法中均需要酸或堿性條件催化正硅酸乙酯等硅源的水解和縮合反應，或者同時使用高溫煅燒或化學腐蝕來除掉模板劑，因而依然不能解決上述的兩個難題，這大大阻礙了中空二氧化硅納米球在催化、藥物控釋等領域的應用。