本发明专利技术公开了一种多层结构的介孔有机-无机杂化空心球及其制备方法，该空心球具有一个空心内核和多个介孔壳层，壳层之间为空腔结构；该空心球具有有机-无机杂化的骨架、均一可调的粒径、高的比表面积以及均匀的孔径；该多层结构的介孔有机-无机杂化空心球的制备方法为：将表面活性剂溶于含氨水的乙醇和水的混合溶液中，加热搅拌条件下向该混合溶液分步加入混合有机硅烷；反应一段时间后，将得到的球形有机-无机杂化球转移至水热反应釜中，制得多层结构；最后，萃取除去表面活性剂，获得多层结构的介孔有机-无机杂化空心球产品。本发明专利技术的制备方法通过调节有机硅烷加入次数即可实现空心球壳层数目的调控，具有工艺过程简单、成本低的特点。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种，该空心球具有一个空心内核和多个介孔壳层，壳层之间为空腔结构；该空心球具有有机-无机杂化的骨架、均一可调的粒径、高的比表面积以及均匀的孔径；该多层结构的介孔有机-无机杂化空心球的制备方法为：将表面活性剂溶于含氨水的乙醇和水的混合溶液中，加热搅拌条件下向该混合溶液分步加入混合有机硅烷；反应一段时间后，将得到的球形有机-无机杂化球转移至水热反应釜中，制得多层结构；最后，萃取除去表面活性剂，获得多层结构的介孔有机-无机杂化空心球产品。本专利技术的制备方法通过调节有机硅烷加入次数即可实现空心球壳层数目的调控，具有工艺过程简单、成本低的特点。【专利说明】
本专利技术涉及一种无机材料领域的空心结构的纳米材料及其制备方法，具体涉及一种。
技术介绍
空心结构的微-纳材料由于其独特的性质，如低密度，高比表面积，大孔容及其在多个领域的巨大应用潜力引起了广泛的关注。具有多个异相界面和限域空间的多层空心材料因其具有良好的物理化学性质，如延长药物缓释，提高催化活性，增强能量转换和储存能力成为研宄热点。 从方法上讲，可以通过层层模板组装法来合成多层结构。这种制备方法一般需要在预先制得的颗粒表面交替沉积目标材料和牺牲材料，然后通过溶解和焙烧法去除牺牲材料。然而，通过这种合成方法制备多层结构具有很大的挑战性，因为多步的沉积和模板移除过程繁琐、耗时、耗能。此外，多层囊泡模板，奥斯特瓦尔德熟化，氧化还原刻蚀，离子交换反应，及热处理金属离子/有机微球技术也用来合成多层空心结构。然而，由于多层空心结构的复杂性，这些方法在控制尺寸分布，形貌，空腔的容积和壳层结构清晰度方面不尽人意。再者，通过这些方法获得的多层结构不具有可通过的有序介孔通道。因此，它们不利于反应物和客体分子的吸附和释放，在催化、生物医药等领域的应用受到很大限制。除此之外，已报道或公开的多层结构通常是由无机材料和有机材料组成(例如金属氧化物或聚合物)。无机-有机杂化骨架的多层空心球还未见有报道或公开。以表面活性剂为模板合成的介孔硅基有机-无机杂化材料，因为具有可通过的有序介孔，大的比表面积，含功能有机基团的骨架和良好的机械、水热稳定性成为一类很有前景的无机-有机杂化材料。目前，人们已制备了大量不同的有机基团、介孔结构和形貌的硅基有机-无机杂化材料，且在很多领域显现出了很大的应用价值。
技术实现思路
专利技术目的:为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术提供一种，可提供多个活性界面，有利于其在光催化反应、能量转换及药物递送等领域的应用，通过调控反应条件即可有效地调控多层结构的介孔有机-无机杂化空心球的粒径，壳间尺寸以及壳层厚度。 技术方案:为解决上述技术问题，本专利技术的一种多层结构的介孔有机-无机杂化空心球，包含一个空心内核和多个介孔壳层，相邻介孔壳层之间为空腔结构；该空心球具有有机-无机杂化骨架、均一可调的粒径、高的比表面积以及均匀的孔径。 作为优选，所述介孔壳层数目为2?4层。 作为优选，所述空腔尺寸在3?54nm之间可调，空腔尺寸即为相邻介孔壳层的间距，也即(外层壳内径-内层壳外径)/2。 作为优选，所述介孔壳层厚度在7?35nm之间可调。 作为优选，所述有机-无机杂化骨架为含乙烷基团的二氧化硅交联结构。 作为优选，所述空心球的粒径(即最外层壳的外径)为220?570nm，；空心球比表面积为900?1100m2/g ;空心球孔径为2.9?3.2nm。 一种上述的多层结构的介孔有机-无机杂化空心球的制备方法，包括如下步骤: (I)将0.16?0.32克十六烷基三甲基溴化铵溶于含0.5?2.0毫升氨水、30毫升乙醇和75毫升水的混合溶液，在30?35°C的搅拌条件下将0.125毫升正硅酸四乙酯和0.125毫升1，2- 二(三乙氧基硅基)乙烷混合液加入到上述含表面活性剂的混合溶液中，反应3?24h ; (2)在15?55°C条件下，继续滴加0.0625?0.25毫升正硅酸四乙酯和0.0625?0.25毫升1，2- 二(三乙氧基硅基)乙烷混合液，反应3?24h ; (3)重复步骤(2) O?2次； (4)将步骤(3)所得的二氧化硅沉淀离心，然后使用乙醇将离心后的二氧化硅洗一次，进而分散于200?800毫升水中并转移至水热压力釜中高温高压处理I?24h ; (5)将步骤⑷所得的产物离心、水洗、转移至50?200微升浓盐酸和100?400毫升乙醇的混合溶液中，在30?60°C条件下加热I?1h去除表面活性剂，最终得到的产物为多层结构的介孔有机-无机杂化空心球。 作为优选，所述步骤⑴中所述氨水所含NH3的质量百分比浓度为25?28%。 作为优选，所述步骤(4)中高温高压的条件为110?180°C、0.5?2.0MPa0 在本专利技术中，制备方法包括首先在醇水混合溶剂中制备具有介观结构的有机-无机杂化球，这种球的表面具有更高的缩合度和稳定性。通过连续滴加反应前驱体和一步水热处理的过程即可制得单分散的多层空心结构的有机-无机杂化球。制得的多层有机-无机杂化空心球具有高度均一的粒径，可控的壳层数，可调的空腔尺寸和壳层厚度，大的比表面积，可通过的有序介孔孔道及有无机-有机杂化的骨架结构。 有益效果:与现有技术相比，本专利技术的一种多层结构的介孔有机-无机杂化空心球，具有以下优点: 1、该多层结构的介孔有机-无机杂化空心球具有可控的壳层数目，可提供多个活性界面，有利于其在光催化反应、能量转换及药物递送等领域的应用；2、该多层结构的介孔有机-无机杂化空心球具有可控的壳间尺寸，可作为纳米反应器为化学反应提供不同大小的限域空间；3、该多层结构的介孔有机-无机杂化空心球具有可控的壳层厚度，介孔壳层具有良好的机械稳定性；4、本专利技术采用正硅酸四乙酯和1，2-二(三乙氧基硅基)乙烷这两种硅烷为多层结构的有机-无机杂化空心球前驱体，其骨架结构含C-C有机基团和S1-O-Si无机基团，这种结构兼具无机和有机材料的特性；5、该多层结构的介孔有机-无机杂化空心球具有均一的粒径和球形形貌，良好的分散性，高的比表面积和均一的孔径；壳层的介孔孔道呈放射状，有利于反应物、药物分子等在介孔壳层两侧的传输。 与现有技术相比，本专利技术的多层结构的介孔有机-无机杂化空心球的制备方法具有以下优点: 1、以往通常采用层层模板组装法来制备多层结构。这种方法需要在预先制得的颗粒表面交替沉积目标材料和牺牲材料，然后通过溶解和焙烧法去除牺牲材料。显然，多步的沉积和模板移除过程相当的繁琐、耗时、耗能，不利于实际生产应用。本专利技术通过在含氨水的醇水混合溶剂中分步滴加混合有机硅源和一步水热处理的方法即可制得多层结构的介孔有机-无机杂化空心球。具有对设备要求低、制备方法简单、成本低廉的特点；2、本专利技术的制备方法通过调节混合有机硅烷加入次数即可实现空心球壳层数目的调控，工艺过程简单、可控性好；2、通过调控反应条件即可有效地调控多层结构的介孔有机-无机杂化空心球的粒径，壳间尺寸以及壳层厚度；3、该多层结构的介孔有机-无机杂化空心球的制备过程不需高温焙烧和强腐蚀性试剂(如HF)，制备方法具有节能、环境友好的特点。 【专利附图】【附图说明】 图1本专利技术在实施例1的工艺条件下本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多层结构的介孔有机‑无机杂化空心球，其特征在于：包含一个空心内核和多个介孔壳层，相邻介孔壳层之间为空腔结构；该空心球具有有机‑无机杂化骨架、均一可调的粒径、高的比表面积以及均匀的孔径。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：滕兆刚，苏晓丹，张俊杰，吴江，王守巨，卢光明，
申请(专利权)人：中国人民解放军南京军区南京总医院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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