[發(fā)明專利]一種制備內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔二氧化硅空心球結(jié)構(gòu)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810417513.0
• 申請(qǐng)日: 2018-05-04
• 公開（公告）號(hào): CN108452811B
• 公開（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鐵銳;尚露
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所
• 主分類號(hào): B01J23/89
• 分類號(hào): B01J23/89;B01J35/08;B01J35/10;B01J31/06;B01J27/057;B01J31/02;B01J37/04;B01J37/08;A61K31/337;A61K31/355;A61K47/04
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發(fā)明公開了一種制備內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔二氧化硅空心球結(jié)構(gòu)的方法，包括如下步驟：將高沸點(diǎn)油溶性有機(jī)物加入到分散有納米材料的低沸點(diǎn)溶劑中形成油相，以含有第一表面活性劑的水溶液為水相；將所述油相和水相混合進(jìn)行乳化形成微乳液；蒸發(fā)去除低沸點(diǎn)溶劑，得到高沸點(diǎn)油溶性有機(jī)物和納米材料混合的微納米球；利用第二表面活性劑為致孔劑與無機(jī)硅物種自組裝，在所述微納米球上包覆一層具有介孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅殼層。本發(fā)明解決了通常硬模板制備空心結(jié)構(gòu)需要復(fù)雜高成本硬模板材料等問題，且制備方法具有條件溫和、普適和產(chǎn)品可宏量制備等特點(diǎn)，在催化、高性能電池、藥物釋放和抗菌藥物領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米材料技術(shù)領(lǐng)域。更具體地，涉及一種制備內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔二氧化硅空心球結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

在過去的幾十年中，多孔空心納米結(jié)構(gòu)在催化、能量?jī)?chǔ)存和藥物/基因傳遞等領(lǐng)域引起人們的廣泛關(guān)注。如在催化領(lǐng)域，內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔空心球結(jié)構(gòu)納米反應(yīng)器已成為特別重要的材料，該納米反應(yīng)器是一種多孔的空心納米結(jié)構(gòu)，其內(nèi)部含有大量的可接近的納米催化材料，具有以下優(yōu)點(diǎn)：由于周圍多孔殼層的包封效應(yīng)，使其具有良好的穩(wěn)定性，防止了納米顆粒的團(tuán)聚；和單個(gè)納米顆粒相比，內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔空心球結(jié)構(gòu)尺寸較大，可以通過離心或過濾等方式很容易地回收，使其比分散的納米顆粒更易于回收；和內(nèi)部只有單個(gè)納米顆粒的蛋殼型空心納米結(jié)構(gòu)相比，內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔二氧化硅空心球結(jié)構(gòu)中，內(nèi)壁上負(fù)載有多個(gè)納米顆粒具有更多活性位點(diǎn)。

因此，內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔空心球結(jié)構(gòu)納米反應(yīng)器目前正在被設(shè)計(jì)用于各種催化反應(yīng)，并且主要是以空心介孔二氧化硅(mSiO₂)球?yàn)榛A(chǔ)，在其內(nèi)壁上裝飾金屬納米顆粒。這種空心球結(jié)構(gòu)納米反應(yīng)器在Suzuki偶聯(lián)反應(yīng)和CO氧化等反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)異的活性和穩(wěn)定性。而用于構(gòu)建這種空心球結(jié)構(gòu)納米反應(yīng)器的傳統(tǒng)方法是用活性納米顆粒對(duì)犧牲模板(通常是硬球，如聚苯乙烯，二氧化硅等材質(zhì))進(jìn)行表面裝飾，然后再用介孔殼層包覆。再通過選擇性化學(xué)溶解或煅燒去除犧牲模板獲得內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔空心球結(jié)構(gòu)納米反應(yīng)器。雖然這種方法具有很好的可行性，但犧牲硬模板的使用和去除在增加合成復(fù)雜性的同時(shí)還提高了制備成本，且往往限制了合成放大的可能性。另外，在犧牲模板表面負(fù)載納米材料通常需要對(duì)模板或納米材料的表面功能化，這給空心結(jié)構(gòu)納米反應(yīng)器的合成增加了額外的復(fù)雜性。

因此，對(duì)于這種內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔二氧化硅空心球結(jié)構(gòu)，迫切需要開發(fā)一種簡(jiǎn)便、成本效益高、“不含硬模板”的合成方法。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種內(nèi)壁嵌有納米材料的介孔二氧化硅空心球結(jié)構(gòu)的制備方法，具體包括如下步驟：

1)高沸點(diǎn)油溶性有機(jī)物引入到微乳液的構(gòu)筑中

將高沸點(diǎn)油溶性有機(jī)物加入到分散有納米材料的低沸點(diǎn)溶劑中形成油相，以含有第一表面活性劑的水溶液為水相；將所述油相和水相混合進(jìn)行乳化形成微乳液；蒸發(fā)去除低沸點(diǎn)溶劑，得到高沸點(diǎn)油溶性有機(jī)物和納米材料混合的微納米球。

2)表面包覆介孔二氧化硅層

利用第二表面活性劑為致孔劑與無機(jī)硅物種自組裝，在所述微納米球上包覆一層具有介孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅殼層。

進(jìn)一步的，所述制備方法還包括后處理；根據(jù)使用用途，可以不做處理，保留高沸點(diǎn)有機(jī)物作為功能分子應(yīng)用；也可以對(duì)高沸點(diǎn)有機(jī)物采取煅燒去除，溶劑溶解去除等。

優(yōu)選地，高沸點(diǎn)油溶性有機(jī)物為任何可溶于油相的有機(jī)分子或聚合物，或者其混合物，如正二十烷、液體石蠟、瀝青、豆油、花生油、芝麻油、葵花子油、紫杉醇、維生素E等。

本發(fā)明中，納米材料可以為任意可分散于油相體系的納米顆粒或其混合物。不受納米材料的組成，形貌影響。

優(yōu)選地，所述低沸點(diǎn)溶劑為沸點(diǎn)低于水沸點(diǎn)的有機(jī)溶劑。