[發明專利]一種多層次空心結構的二氧化硅包覆銀納米粒子及其合成方法、應用

在審

• 申請號: 201711222501.4
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107999743A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 黨高飛;沈國棟
• 申請（專利權）人: 北京化大宏博應用技術研究院有限公司安慶分公司
• 主分類號: B22F1/00
• 分類號: B22F1/00;B22F1/02;B22F9/24;C01B33/18;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

1.一種多層次空心結構的二氧化硅包覆銀納米粒子，其特征在于，該納米粒子為空心多層次結構，其尺寸為200-500nm，比表面積為8～15m2·g-1，外貌為草莓狀，二氧化硅殼層中分布著微細孔道；所述的納米粒子中銀元素的質量分數為39-61％。

2.一種多層次空心結構的二氧化硅包覆銀納米粒子的合成方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)制備表面羧基化的交聯PS-COOH聚合物微球

a、取100g甲醇、乙醇或兩者混合物與20-30g蒸餾水配制成醇水溶液，然后加入到反應容器中，然后將反應容器置于恒溫水浴槽中，并將氮氣瓶導管插入反應容器中，充N210-15min，隨后加入1.5-2.5g表面活性劑，攪拌至其完全溶解；

b、將0.1-0.15g偶氮二異丁腈、10-15g苯乙烯、2-3g丙烯酸、4-5g二乙烯基苯按照比例配置成溶液，將此溶液與反應容器中溶液混合，攪拌成為均一相，開啟攪拌器和水浴槽，設定溫度為70-75℃，待溫度穩定后進行聚合反應10～12h，反應結束后得到PS-COOH微球，然后對其進行脫水處理，備用；

(2)制備樹形外層復合催化粒子PS包覆PAMAM-Ag

a、取步驟(1)得到的PS-COOH微球分散到干燥的100mL丙酮中，同時與0.5-0.8g N,N'-二環己基碳二亞胺丙酮溶液混合，超聲分散20-30分鐘后，加入20-30mL乙二胺，加熱升溫至30-35℃，均勻攪拌下反應8-10h，使得微球表面的羧基完全轉變為氨基，反應結束后采用減壓過濾的方法分離出表面胺基化的PS-NH2微球，并用醇水溶液洗滌4-5次后與甲醇混合均勻，轉移到置于恒溫水浴槽中反應瓶中，隨后量取20-30mL丙烯酸甲酯，倒入反應瓶中，在40-45℃條件下反應24-30h，完成0代到0.5代酯交換反應；

b、將反應后產物過濾，并用蒸餾水洗滌2～3次，將過濾后的產物用蒸餾水分散均勻，轉移入置于恒溫水浴槽中的反應瓶中，開啟攪拌器開關，加入20-25mL乙二胺，在60-65℃下反應24-30h，完成0.5代到1代的米歇爾加成反應，重復以上步驟，直到完成5～6代反應，得到樹枝狀聚合物；

c、將制備的樹枝狀聚合物用蒸餾水分散均勻，轉移到置于恒溫水浴槽中的反應容器中，并加入20-30mL可溶性銀鹽溶液，在30-35℃下攪拌反應8～10h，使Ag+充分擴散到表面樹枝層上，然后緩慢滴加20-25mL檸檬酸溶液，在30-35℃下攪拌反應24-30h，反應結束后體系抽濾，濾物經去離子水沖洗、干燥，得到淡黃色細膩粉末狀的PS包覆PAMAM-Ag；

(3)制備多層次復合聚合物粒子PS@PAMAM@SiO2-Ag

a、將步驟(2)制備的產物加入到置于恒溫水浴裝置中的反應容器中，然后依次加入10g的正硅酸乙酯和10-30g的無水乙醇，充分攪拌分散均勻后加熱至40-45℃恒溫，接著加入20g濃氨水和20-40g無水乙醇混合溶液，反應10-15h，反應結束后抽濾，濾物依次醇洗、水洗除去未反應的濃氨水，干燥；

b、將上述產物分散于150mL去離子水中，轉移到置于恒溫水浴裝置中的反應器中，加熱恒溫至30-35℃，隨后加入0.25-0.51g氨丙基三乙氧基硅烷交聯劑，反應4-6h，反應結束后將溶液抽濾，濾物用去離子水沖洗、干燥，得到乳白色細膩粉末；

c、將上述粉末用100mL去離子水混合分散均勻，轉移到置于恒溫水浴裝置中的反應器中，隨后加入30-35mL濃度為0.015g/L的可溶性銀鹽溶液，充分攪拌分散均勻，加熱至30-35℃恒溫，接著緩慢滴加30-40mL濃度為0.04g/L的檸檬酸溶液，滴加完畢后恒溫反應10-15h，反應結束后將溶液抽濾，濾物用去離子水沖洗，干燥，得到深黃色細膩粉末；

(4)多層次聚合物催化粒子梯度燒結合成制備多層次空心Empty-SiO2@Ag粒子

將步驟(3)制備的PS@PAMAM@SiO2-Ag納米粒子放置于馬弗爐中，設置梯度升溫程序，馬弗爐升溫至450℃-550℃后保溫，24h內自然降溫至室溫獲得目標產物Empty-SiO2@Ag粒子。