[發明專利]一種具有軟性外殼的磁性介孔高分子復合囊泡及制備方法

有效

• 申請號: 202110679914.5
• 申請日: 2021-06-18
• 公開（公告）號: CN113539601B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 鄧勇輝;潘盼盼
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01F1/09
• 分類號: H01F1/09;H01F1/11;C08G73/06;B82Y25/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;陸尤

本發明屬于先進納米材料技術領域，具體為一種具有軟性外殼的磁性介孔高分子復合囊泡及制備方法。本發明以磁性納米顆粒為種子，通過溶膠?凝膠法在磁性納米顆粒表面包覆二氧化硅；采用雙模板誘導的界面共組裝法，使用雙模板劑，在磁核表面沉積有序介觀結構；再通過溶劑萃取法回流脫除雙模板劑，獲得磁性介孔高分子復合囊泡。本發明的復合囊泡在磁性粒子和軟性外殼間具有超大空腔，同時具有超薄軟性高分子層，使得囊泡具有高比表面積和孔容、大介孔、高磁化飽和率，提高磁分離和物質傳輸擴散效率；可應用于客體分子吸附與富集、細胞內吞等領域。同時制備過程簡易可控、合成原料純度高，適合大規模生產。

技術領域

本發明屬于先進納米材料技術領域，具體涉及一種具有軟性外殼的磁性介孔高分子復合囊泡及制備方法。

背景技術

有序介孔材料是一類孔徑在2～30nm之間孔徑分布窄且有規則孔道結構的無機多孔材料，廣泛應用分子篩、大分子吸附、催化反應、藥物存儲、運輸等領域。磁性顆粒表面通過包覆功能涂層輕松實現多功能化，有助于介孔殼層的可控沉積，從而產生具有核-殼或蛋黃-蛋殼結構的磁性介孔材料。其中蛋黃-蛋殼磁性介孔材料是一種在殼核間具有中空的內部空腔的獨特的核-殼結構。

現有技術中，蛋黃-蛋殼磁性介孔材料通常采用模板法或“瓶內裝運”法制備。模板法包括硬模板法和軟模板法。其中，基于犧牲模板的硬模板法受到一些固有的限制，包括繁瑣的過程、不可避免的模板消耗和較低的產率；軟模板法雖然相對容易，但是由于僅依賴于膠束、囊泡或微乳液在磁核周圍形成的空間，必需的某些表面活性劑成本高昂而導致高成本，同時空腔的大小很難控制。另外，“瓶內裝運”法的后浸漬過程不可避免地堵塞了介孔通道，使得裸露的磁核會輕易被氧化和腐蝕而喪失一定的功能。

發明內容

鑒于存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種產率高、成本低、工藝簡單的具有軟性外殼的磁性介孔高分子復合囊泡及制備方法。

本發明通過自下而上的軟模板法制備具有超大空腔和超薄軟性外殼的蛋黃-蛋殼型磁性介孔高分子復合囊泡，獲得具有軟性外殼的殼核結構，且所述殼核結構具有高比表面積和孔容、大介孔以及高磁化飽和率，可應用于客體分子吸附與富集、細胞內吞等領域。

本發明提供的具有軟性外殼的磁性介孔高分子復合囊泡，其內核是包覆有二氧化硅保護層的磁性納米顆粒，所述磁性納米顆粒的粒徑為60nm～800nm；內核外是由有序介孔高分子復合材料組成的軟性外殼，所述軟性外殼的外徑為300nm～5μm，厚度為100nm～1μm，介孔孔徑尺寸為7nm～35nm。

本發明所述復合囊泡的比表面積為50m²/g～600m²/g，孔容為0.1cm³/g～0.9cm³/g，磁性為5～70emu/g。

所述磁性納米顆粒為Fe₃O₄、CuFe₂O₄、NiFe₂O₄、γ-Fe₂O₃、鎳、鈷、鐵等磁性物質中的一種或幾種；所述致密型二氧化硅層厚度為5nm～600nm。

所述有序介孔高分子復合材料，通過原位雙模板誘導法獲得，采用大分子量的非離子表面活性劑和小分子量的陽離子表面活性劑作為雙模板劑，在致密型二氧化硅層表面直接進行沉積，去除模板后獲得。

所述非離子表面活性劑是大分子量嵌段共聚物EOnPOmEOn，其中n的范圍為20～132，m的范圍為47～70，包括Mw為10000～40000的PEO-b-PS，Mw為10000～40000的PS-b-P4VB、Mw為10000～40000的PS-b-P2VB、Mw為10000～40000的PEO-b-PMMA中的一種或幾種；使用的陽離子型表面活性劑是烷基季銨鹽類表面活性劑CrTAB、CrTAC中的一種或幾種，其中r＝12～18。