一种二氧化硅纳米颗粒、制备方法及其应用技术

本发明专利技术实施例提供的二氧化硅纳米颗粒，呈椭球形具有较高比表面积，且具有介孔结构，所述介孔的孔道平行于所述椭球形的短轴，因此，上述二氧化硅纳米颗粒可以在物质的转移与运输中发挥独特的优势，能够快速对物质进行运输。另外，本发明专利技术还提供了一种二氧化硅纳米颗粒的制备方法及其应用。

【技术实现步骤摘要】
一种二氧化硅纳米颗粒、制备方法及其应用 【
】 本专利技术涉及本专利技术属于纳米材料的制备和应用
，尤其涉及一种二氧化硅 纳米颗粒、二氧化硅纳米颗粒、制备方法及其应用。 【
技术介绍
】 MCM-41介孔二氧化硅纳米颗粒由于其有序的孔道、较高的比表面积与孔体积以及 良好的机械稳定性等优势，在催化、传感器和生物医学等领域受到研究者越来越广泛的关 注。 目前，研究者已经充分证实形貌对于介孔二氧化硅纳米颗粒的物理化学性质有 着十分重要的影响（N. J. Hao，L. F. Li，F. Q. Tang，J. Biomed. Nanotechnol.，2014，D0I : 10. 1166/jbn. 2014. 1940)。近年来，研究者也发展了一系列方法控制合成不同形貌的介孔 二氧化硅纳米颗粒，如纳米棒、纳米管、多面体和椭圆体等。但是这些介孔二氧化硅纳米材 料普遍具有长程的介孔孔道，不利于物质的装载与扩散，进而限制了其在很多领域中的应 用。 申请号为201010198495. 5的中国专利，公开了一种具有椭圆形外观形貌的 SBA-15类型介孔二氧化硅分子筛及其制备方法。该类型颗粒以工业化的非离子表面活性 剂为模板剂，用有机硅源作前驱体，在加入无机盐和有机醇等多种添加剂的情况下，在酸性 介质中通过表面活性剂同无机物种之间的协同作用以及水热处理过程制备而成。这种方 法制备的SBA-15介孔二氧化硅分子筛的介孔孔道平行于长轴，并不利于物质在介孔孔道 中的转移；申请号为201310119913. 0的中国专利，公开了一种手性介孔二氧化硅纳米棒 及制备方法。这种方法制备的MCM-41介孔二氧化硅纳米棒颗粒，其介孔孔道也是平行于 纳米棒的长轴排列，这种长程孔道的手性纳米棒颗粒对于物质的运输同样会不利于物质在 介孔孔道中的转移；另外，有研究报道了一种以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵 (CTAB)为模板，在NaOH为催化剂的条件下进行反应，然后加入盐酸终止反应过程制备介孔 孔道两侧平行排列的扁圆形MCM-41介孔二氧化娃纳米颗粒（S.Sadasivan，C.E. Fowler, D. Khushalani，S. Mann，Angew. Chem. Int. Ed.，2002,41，2151-2153)。但是这种方法制备的 颗粒步骤相对较为复杂，而且形成的介孔孔道两侧平行排列的MCM-41介孔二氧化硅纳米 颗粒产物产率较低。 【
技术实现思路
】 本专利技术要解决的技术问题在于克服现有技术中提供的介孔二氧化硅纳米颗粒对 物质转移慢的缺陷，提供一种能够快速转移和运输物质的二氧化硅纳米颗粒。 为解决上述技术问题，本专利技术采用下述技术方案： -种二氧化硅纳米颗粒，所述二氧化硅纳米颗粒呈椭球形且具有介孔结构，所述 介孔的孔道平行于所述椭球形的短轴。 在本专利技术提供的实施例中，所述椭球形的长轴与短轴之间的轴比在1. 0?6. 0之 间，所述介孔的孔径在2. 0?5. Onm之间，所述介孔的孔体积在0. 5?1. 5cm3/g之间，所述 二氧化硅纳米颗粒的比表面积在300?1300m2/g之间。 另外，本专利技术还提供了一种二氧化硅纳米颗粒的制备方法，包括下述步骤： 步骤S110 :将阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂溶于水中，并搅拌以形成均 一的第一溶液，其中，所述阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲 基氯化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种；所述阴离子表 面活性剂选自十-烧基苯横酸纳、十-烧基横酸纳、十-烧基硫酸纳、十-烧基苯横酸隹丐、 十二烷基苯磺酸铵或者十二烷基硫酸铵中的至少一种； 步骤S120 :在所述第一溶液中加入碱性溶液并搅拌形成无色透明溶液； 步骤S130 :在所述无色透明溶液中加入有机硅源并进行搅拌反应，得到第二溶 液，其中，所述有机硅源选自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯或者正硅酸四丁 酯中的至少一种；及 步骤S140 :将所述第二溶液经过滤，水洗，干燥、焙烧后得到所述二氧化硅纳米颗 粒。 在本专利技术提供的实施例中，步骤S110中，所述阳离子表面活性剂与所述阴离子表 面活性剂的质量比为1?8。 在本专利技术提供的实施例中，所述阳离子表面活性剂质量为0. 6g?1. 8g，所述阴离 子表面活性剂质量为0. lg?0. 6g。 在本专利技术提供的实施例中，所述搅拌的温度在15°C?90°C之间。 在本专利技术提供的实施例中，步骤S120中所述碱性溶液为氨水溶液或者氢氧化钠 溶液。 在本专利技术提供的实施例中，所述氨水溶液的质量百分比为25%?28%之间，所述 氢氧化钠溶液的浓度比为2mol/L?8mol/L。 在本专利技术提供的实施例中，步骤S140中，所述干燥的温度为50°C?100°C之间。 在本专利技术提供的实施例中，步骤S140中，所述焙烧的升温程序为：将经干燥后的 产物以升温速率为1°C?10°C /min升温至500°C?650°C之间，并保温2h?24h得到所述 二氧化硅纳米颗粒。 另外，本专利技术还提供了一种上述二氧化硅纳米颗粒在催化剂载体、吸附材料、分离 材料或生物医学材料中的应用。 采用上述技术方案，本专利技术的有益效果在于： 本专利技术上述实施例提供的二氧化硅纳米颗粒，呈椭球形具有较高比表面积，且具 有介孔结构，所述介孔的孔道平行于所述椭球形的短轴，因此，上述二氧化硅纳米颗粒可以 在物质的转移与运输中发挥独特的优势，能够快速对物质进行运输。 另外，本专利技术上述实施例提供的二氧化硅纳米颗粒的制备方法，可以通过控制阳 离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的比例可以对上述二氧化硅纳米颗粒的轴径比进行 控制，其轴比随着阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂比例的增加和增大，从而可以根 据需要对阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂的比例进行调制，实现不同轴径的二氧化 硅纳米颗粒，以满足二氧化硅纳米颗粒在不同应用场合中的需求。 另外，本专利技术提供的二氧化硅纳米颗粒的制备方法，工艺简单，易于工业化生产。 此外，本专利技术还提供了一种二氧化硅纳米颗粒在催化剂载体、吸附材料、分离材料 或生物医学材料中的应用。 【【附图说明】】 图1为本专利技术提供的二氧化硅纳米颗粒的制备方法的步骤流程图； 图2是实施例1样品的透射电镜图及颗粒介孔孔道示意图； 图3是实施例1制备的二氧化硅纳米颗粒氮气吸附-脱附等温线； 图4是实施例1制备的二氧化硅纳米颗粒介孔孔径分布图； 图5实施例1提供的二氧化硅纳米颗粒负载Ag纳米颗粒后的侧视和仰视透射电 镜图，其中，A是实施例1提供的二氧化硅纳米颗粒负载Ag纳米颗粒后的侧视透射电镜图， B是实施例1提供的二氧化硅纳米颗粒负载Ag纳米颗粒后的仰视透射电镜图； 图6是实施例1提供的二氧化硅纳米颗粒负载Ag纳米颗粒后能谱图； 图7中A是实施例1提供的二氧化硅纳米颗粒负载Ag纳米颗粒后催化还原对硝 基苯酚的紫外可见光吸收光谱，B为In(Ct/C0)与反应时间的线性关系图； 图8是实施例1提供的二氧化硅纳米颗粒装载抗癌药物阿霉素后在PBS (pH = 4. 5)中的缓释图。 【【具体实施方式】】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施 例，对本专利技术进行进一步详细说明。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二氧化硅纳米颗粒，其特征在于，所述二氧化硅纳米颗粒呈椭球形且具有介孔结构，所述介孔的孔道平行于所述椭球形的短轴。

【技术特征摘要】
1. 一种二氧化硅纳米颗粒，其特征在于，所述二氧化硅纳米颗粒呈椭球形且具有介孔 结构，所述介孔的孔道平行于所述椭球形的短轴。2. 根据权利要求1所述的二氧化硅纳米颗粒，其特征在于，所述椭球形的长轴与短轴 之间的轴比在1. 0?6. 0之间，所述介孔的孔径在2. 0?5. Onm之间，所述介孔的孔体积在 0. 5?1. 5cm3/g之间，所述二氧化娃纳米颗粒的比表面积在300?1300m2/g之间。3. -种权利要求1所述的二氧化硅纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括下述步骤： 步骤S110 :将阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂溶于水中，并搅拌以形成均一的 第一溶液，其中，所述阳离子表面活性剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化 铵、十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种；所述阴离子表面活性 剂选自十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钙、十二烷 基苯磺酸铵或者十二烷基硫酸铵中的至少一种； 步骤S120 :在所述第一溶液中加入碱性溶液并搅拌形成无色透明溶液； 步骤S130 :在所述无色透明溶液中加入有机硅源并进行搅拌反应，得到第二溶液，其 中，所述有机硅源选自正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、正硅酸四丙酯或者正硅酸四丁酯中的 至少一种；及 步骤S140 :将所述第二溶液经过滤，水洗，干燥、焙烧后得到所述二氧化硅纳米颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：李来风，郝南京，唐芳琼，任湘菱，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11