一种大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料及制备方法，该氧化钛纳米片的尺寸大小在2～4μm，厚度为4～5nm。制备方法是首先是以金红石二氧化钛和碳酸铯为原料在煅烧的条件下合成钛酸铯，然后在搅拌的条件下加入盐酸溶液，H

A Large Specific Surface Thin Two-Dimensional Titanium Oxide Nanosheet Material and Its Preparation Method

The invention discloses a large specific surface ultra-thin two-dimensional titanium oxide nanosheet material and a preparation method. The size of the titanium oxide nanosheet is 2-4 um, and the thickness is 4-5 nm. The preparation method is that cesium titanate is synthesized by calcining rutile titanium dioxide and cesium carbonate as raw materials, then adding hydrochloric acid solution under stirring condition.

【技术实现步骤摘要】
一种大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料及制备方法
本专利技术属于材料
，涉及到一种大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料的制备，可在纳米药物载体等方面得到广泛应用，其在X射线照射和负载阿霉素的协同作用下对肺癌具有较好的治疗效果。
技术介绍
在现代社会，癌症成为威胁人类健康的顽疾。而目前癌症主要的传统治疗方法有手术、放疗和化疗，这些治疗方法已经取得了一些成果但也还存在很多问题，如复发性高、副作用大、痊愈周期长等局限。为了进一步提高癌症治疗水平，近年来发现的新型治疗技术有光热治疗、光动力学治疗和磁热治疗等,光热治疗技术是利用将近红外光转化为热量，产生高温杀死病变组织细胞。而如果将光热治疗材料与生物靶向小分子结合，将准确定位病变细胞或组织，而对正常组织无任何毒副作用，从而大大提高肿瘤的治疗效率。经过近几年的研究发展，多模式治疗成为人们的关注热点。如将光热治疗与化疗结合，光热治疗和光动力学治疗结合、光动力学治疗和化疗结合等。相对于单一治疗，多模式治疗集单一模式的优点于一身，甚至具有协同作用，进一步提高了癌症治疗的效果，而TiO2由于其活性高、成本低、稳定性好、无毒性和生物相容性好等特点，被认为是很好的载药和治疗癌症的材料。但是，常规的TiO2还存在着一些固有的局限性，例如有实验室数据证明TiO2的形貌会影响它的比表面积的大小，而比表面积的大小直接影响到它载药的多少，因此，我们需要合成比表面积大的材料。另外有文献报道TiO2能在不同类型的细胞中产生超氧阴离子自由基、羟自由基和过氧化氢自由基，这些ROS会破坏细胞的膜结构和功能，并且影响细胞内的生理活动，使细胞遭受严重损伤，表明纳米TiO2可能通过破坏细胞膜的结构与功能来抑制细胞生长繁殖，并且对细胞产生细胞毒性和基因毒性。但是常规的TiO2产生ROS的能力不足，难以对癌细胞造成有效的杀伤。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术存在的问题，公开了一种大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料及制备方法。该方法的制备工艺简单，反应物的价格低廉且无任何污染，得到的氧化钛材料具有较高的载药率和细胞的杀伤率。本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现：一种大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料，该氧化钛纳米片材料为分散性良好的胶体溶液，其中，氧化钛纳米片的尺寸大小在2～4μm，厚度为4～5nm。上述大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料的制备方法，包括如下步骤：(1)以摩尔比为5～6:1的比例称取TiO2:Cs2CO3，研成粉末，然后以5～10℃/min的速率升温到790～810℃然后保温10～20h，待自然冷却至室温后得到层状钛酸铯前体；(2)按1g层状钛酸铯前体对应0.1L盐酸溶液的比例进行混合，所述盐酸溶液浓度为1～1.2mol/L，常温下搅拌72～96h，每24h将产物进行抽滤，并重新加入相同浓度的盐酸溶液，确保铯离子被完全置换后抽滤，用去离子水清洗至pH值为6～7，得到层状的质子化钛酸盐；(3)按1g层状的质子化钛酸盐对应0.25L四甲基氢氧化氨溶液的比例进行混合，所述四甲基氢氧化氨溶液的浓度为0.015～0.02mol/L，在室温下搅拌5～10天，得到乳白色的悬浊液，离心后除去沉淀，上层清液即为二维氧化钛纳米片的胶体溶液。本专利技术的有益效果在于：1.以低廉、绿色、可循环利用的原料合成二维氧化钛纳米片，该材料稳定性好，分散度高并且在水溶液里面分散一个月而不沉降，具有很好的生物相容性。2.整个反应过程绿色环保，工艺简单。3.采用四甲基氢氧化铵作为剥离剂可以有效的把前体材料剥离成氧化钛纳米片，而且厚度均一。附图说明图1为本专利技术中制备的产物的X射线衍射图；图2为本专利技术中制备的产物的(a)扫描电镜图片和(b)透射电镜图片；图3为本专利技术中制备的产物的(a)AFM形貌图片和(b)纳米片的厚度图片；图4为本专利技术中制备的产物载药阿霉素的图片；图5为本专利技术中制备的产物载药阿霉素的缓释图片；图6为本专利技术中制备的产物负载阿霉素和游离阿霉素的细胞毒性实验图片；具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本专利技术。应该说明的是，以下所有实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。实施例1取5g的金红石型TiO2和3.85g的碳酸铯混合，研成粉末，以5℃/min的升温速率升至800℃保温20h，就可得到层状钛酸铯前体(LCT)。然后称取3g层状钛酸铯前体(LCT)加入到300ml(1mol/L)的盐酸溶液中,常温下搅拌72h，每24h抽滤产物，更换一次1mol/L的盐酸溶液，然后将产物进行抽滤，用去离子水清洗至pH值为6～7，便得到层状的质子化钛酸盐(LPT)。最后取质量为1g的层状质子化钛酸盐(LPT)放入250ml(0.017mol/L)的四甲基氢氧化氨溶液中，在室温下搅拌10天，得到一种乳白色的悬浊液，离心分离，除去沉淀，上层清液即为二维氧化钛纳米片的胶体溶液。附图1为本实施例所得产物的X射线衍射图，由图可知，我们得到了结晶性良好的层状结构的氧化钛纳米片。在7.86°、15.76°、23.73°、31.84°出现了衍射峰，上述衍射峰分别归属于Ti7O13的(002)、(004)、(006)、(008)的特征衍射峰(PDF#50－0789)，充分说明我们制备的氧化钛纳米片晶体具有有序的层状结构，且有序程度高，结晶度好。另外，质子钛酸盐的其他特征峰均已消失，说明在四甲基氢氧化铵的作用下，已经成功剥离为氧化钛纳米片。通过Bragg方程计算得到晶格间距d(002)＝1.12nm。图2为所得产物的扫描电镜和低倍下的透射电镜图，由图可知，我们合成的氧化钛纳米片尺寸为2～4μm，而且它呈现的是薄薄的一层，和XRD表征结果相吻合。图3为本专利技术实施例1产物的AFM图片，从图中可以看出氧化钛纳米片表面平整，较为光滑，通过AFM的高度图可知剥离纳米片的平均厚度在4nm左右，又根据Bragg公式计算得到的数据，可以推断我们合成的纳米片是由大约4层厚度的(002)面组成。实施例2取4.73g的金红石型TiO2和3.85g的碳酸铯混合，研成粉末，以5℃/min的升温速率升至800℃保温20h，就可得到层状钛酸铯前体(LCT)。然后称取3g层状钛酸铯前体(LCT)加入到300ml(1mol/L)的盐酸溶液中,常温下搅拌72h，每24h抽滤产物，更换一次1mol/L的盐酸溶液，然后将产物进行抽滤，用去离子水清洗至pH值为6～7，便得到层状的质子化钛酸盐(LPT)。最后取质量为1g的层状质子化钛酸盐(LPT)放入250ml(0.017mol/L)的四甲基氢氧化氨溶液中，在室温下搅拌10天，得到一种乳白色的悬浊液，离心分离，除去沉淀，上层清液即为二维氧化钛纳米片的胶体溶液。实施例3取5.67g的金红石型TiO2和3.85g的碳酸铯混合，研成粉末，以5℃/min的升温速率升至800℃保温20h，就可得到层状钛酸铯前体(LCT)。然后称取3g层状钛酸铯前体(LCT)加入到300ml(1mol/L)的盐酸溶液中，常温下搅拌72h，每24h抽滤产物，更换一次1mol/L的盐酸溶液，然后将产物进行抽滤，用去离子水清洗至pH值为6～7，便得到层状的质子化钛酸盐(LPT)。最后取质量为1g的层状质子化钛酸盐(LPT)放入250ml(0.017mol本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料，其特征在于，该氧化钛纳米片材料为胶体溶液，其中，氧化钛纳米片尺寸大小为2～4μm，厚度为4～5nm。

【技术特征摘要】
1.一种大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料，其特征在于，该氧化钛纳米片材料为胶体溶液，其中，氧化钛纳米片尺寸大小为2～4μm，厚度为4～5nm。2.权利要求1所述的大比表面超薄二维氧化钛纳米片材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)以摩尔比为5～6:1的比例称取TiO2:Cs2CO3，研成粉末，然后以5～10℃/min的速率升温到790～810℃然后保温10～20h，待自然冷却至室温后得到层状钛酸铯前体；(2)按1g层状钛酸铯前体对应0.1L盐酸溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭振权，代子登，宋学志，曹俊凯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21