[發(fā)明專(zhuān)利]一種多層次空心結(jié)構(gòu)的二氧化硅包覆銀納米粒子及其合成方法、應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711222501.4
• 申請(qǐng)日: 2017-11-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107999743A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黨高飛;沈國(guó)棟
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 北京化大宏博應(yīng)用技術(shù)研究院有限公司安慶分公司
• 主分類(lèi)號(hào): B22F1/00
• 分類(lèi)號(hào): B22F1/00;B22F1/02;B22F9/24;C01B33/18;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 合肥市浩智運(yùn)專(zhuān)利代理事務(wù)所(普通合伙) 34124
• 代理人: 丁瑞瑞

本發(fā)明公開(kāi)了一種多層次空心結(jié)構(gòu)的二氧化硅包覆銀納米粒子及其合成方法與應(yīng)用，制得的納米粒子尺寸為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(xì)孔道，其中銀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)高達(dá)61％，其合成方法具有反應(yīng)條件溫和、易于操作、投入小、能耗低、無(wú)污染的特點(diǎn)，空心粒子結(jié)構(gòu)可降低整體結(jié)構(gòu)材料的密度，具有微細(xì)孔道的空心粒子內(nèi)部可作為微反應(yīng)器進(jìn)行催化反應(yīng)，有利于吸附反應(yīng)物質(zhì)，增大與銀納米粒子接觸面積和幾率，充分發(fā)揮納米銀粒子的催化效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種以聚合物為基礎(chǔ)內(nèi)核模板制備多層次空心二氧化硅包覆銀納米粒子及其合成方法，具體涉及一種多層次空心結(jié)構(gòu)的二氧化硅包覆銀納米粒子及其合成方法、應(yīng)用。

背景技術(shù)

近年來(lái)，多層次納米復(fù)合粒子的研究在化學(xué)和材料科學(xué)領(lǐng)域獲得了很大關(guān)注，因?yàn)槎鄬哟渭{米復(fù)合粒子具有獨(dú)特的性質(zhì)，可以有潛力應(yīng)用于光電裝置、抗菌材料、生物感應(yīng)、藥物釋放和催化領(lǐng)域中。在這些類(lèi)型的納米復(fù)合粒子中，金屬催化劑與無(wú)機(jī)載體和有機(jī)載體的結(jié)合被廣泛的使用。

眾所周知，適當(dāng)?shù)牧Ｗ映叽绾屯耆懵兜谋砻媸墙饘俅呋Ｗ拥闹饕绊懸蛩兀M管非均相的金屬催化劑可以回收同時(shí)從反應(yīng)體系中分離出來(lái)，但是在各種多樣的載體材料上金屬納米粒子尺寸的分布很難得到控制同時(shí)金屬粒子的良好分散性也不容易達(dá)到。為了克服這樣的局限性，像樹(shù)枝狀的大分子被發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)異的穩(wěn)定和分散金屬粒子的性質(zhì)。金屬粒子在應(yīng)用中時(shí)需要采用外加保護(hù)層來(lái)避免粒子之間的范德華力和較高的表面能量的存在，外加保護(hù)層通常使用高分子，配位化合物和表面活性劑，但是這樣的穩(wěn)定作用會(huì)影響金屬粒子的活性。高分子或者表面活性劑將會(huì)與反應(yīng)物質(zhì)相互纏繞或者過(guò)多的集中在粒子表面，從而影響了反應(yīng)物分子遷移至金屬粒子表面甚至改變反應(yīng)路徑。中國(guó)專(zhuān)利ZL201410703691.1公開(kāi)了一種快速制備中空多孔二氧化硅/銀納米復(fù)合材料的方法及產(chǎn)品，這種方法存在問(wèn)題為銀納米粒子含量低和粒子分布不均勻。

基于上述問(wèn)題，本發(fā)明嘗試將無(wú)機(jī)二氧化硅用于增強(qiáng)中空納米粒子的穩(wěn)定性，通過(guò)控制二氧化硅殼層厚度，形成類(lèi)似蛋殼狀的外部包裹中空結(jié)構(gòu)微型反應(yīng)器，同時(shí)，利用PAMAM分子的樹(shù)形結(jié)構(gòu)有利于金屬粒子沉積到SiO2粒子層表面并均勻分布，這樣的鑲嵌作用不容易發(fā)生粒子間的團(tuán)聚，增大有效銀元素含量，形成的草莓狀粒子應(yīng)用于催化、抗菌液相環(huán)境和復(fù)合材料中可以避免過(guò)于緊密的堆積，影響銀納米粒子中的納米效應(yīng)性能；此外，不同粒徑的SiO2粒子相互集結(jié)形成的復(fù)合中空粒子可以讓反應(yīng)物更好的在流動(dòng)中擴(kuò)散至所負(fù)載的金屬粒子表面。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是現(xiàn)有中空二氧化硅/銀納米復(fù)合材料含銀量低、銀粒子分布不均勻，利用樹(shù)枝狀聚合物為模板制備了一種多層次空心二氧化硅包覆銀納米粒子，該納米粒子為空心多層次結(jié)構(gòu)，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(xì)孔道；所述的納米粒子中銀元素的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為39-61％。

本發(fā)明所述的一種多層次空心二氧化硅包覆銀納米粒子的合成方法，其步驟如下：

(1)制備表面羧基化的交聯(lián)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，加入到反應(yīng)容器中，然后將反應(yīng)容器置于恒溫水浴槽中，并將氮?dú)馄繉?dǎo)管插入反應(yīng)容器中，充N(xiāo)210-15min，隨后加入1.5-2.5g表面活性劑，攪拌至其完全溶解；