一种双模板法制备介孔二氧化硅纳米球的方法技术

本发明专利技术涉及介孔二氧化硅技术领域，提供了一种双模板法制备介孔二氧化硅纳米球的方法。本发明专利技术以阳离子表面活性剂(CTAB和/或CTAC)和磺化杯芳烃(SC[n]，n＝4或8)为模板剂，以正硅酸乙酯为硅源，采用一锅法反应得到二氧化硅纳米球，再通过煅烧处理将模板剂去除，得到介孔二氧化硅纳米球。本发明专利技术通过调控阳离子表面活性剂和磺化杯芳烃的用量比，可以方便的实现二氧化硅纳米球粒径的调控，所得产物粒径可调范围较宽，且制备方法简单，产率较高。实施例结果表明，采用本发明专利技术的方法能够制备得到粒径为50～160nm的介孔二氧化硅纳米球。～160nm的介孔二氧化硅纳米球。～160nm的介孔二氧化硅纳米球。

【技术实现步骤摘要】
一种双模板法制备介孔二氧化硅纳米球的方法


[0001]本专利技术涉及介孔二氧化硅
，尤其涉及一种双模板法制备介孔二氧化硅纳米球的方法。

技术介绍

[0002]介孔二氧化硅纳米球是利用有机分子为模板剂形成的具有多孔结构的纳米材料，具有比表面积高、易于表面功能化、生物相容性好和热稳定性强等优点，在催化、分子吸附和药物递送等方面具有很大的应用价值。Kresge团队于1992年首次成功合成了介孔二氧化硅有序分子筛MCM
‑
41，引起了介孔材料的研究热潮。
[0003]在药物递送领域，根据待递送的药物调控载体的粒径尺寸是十分必要的。目前针对介孔材料药物载体的研究大多数是围绕MCM
‑
41展开的，但是MCM
‑
41粒径的可调控范围较窄，仅能制备得到粒径为100～200nm的介孔二氧化硅纳米球，难以制备得到粒径为100nm以下的介孔二氧化硅纳米球，无法满足载体对各类药物分子的负载需求。
[0004]专利CN105236417A中公布了一种粒径大小可调控的球形介孔二氧化硅的制备方法，其中采用两亲性聚合物改性的SiO2(SiO2‑
PBA
‑
PDMAEMA)、十六烷基三甲基溴化铵和正硅酸乙酯为反应原料，采用盐酸和氨水调节反应液的pH值，通过自组装反应和煅烧得到介孔二氧化硅，通过调节CTAB的添加量可以实现介孔二氧化硅粒径的调控。但是，该专利中仅能制备出粒径为25～90nm范围的介孔二氧化硅纳米球，无法得到粒径为100nm以上的二氧化硅纳米球，粒径可调控范围仍然较窄。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术提供了一种粒径可调控范围宽的双模板法制备介孔二氧化硅纳米球的方法。采用本专利技术提供的方法可以制备得到粒径在50～160nm范围内可调的介孔二氧化硅纳米球。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]一种双模板法制备介孔二氧化硅纳米球的方法，包括以下步骤：
[0008]将阳离子表面活性剂、磺化杯芳烃、正硅酸乙酯、碱性物质和水混合进行反应，得到产物料液；
[0009]将所述产物料液进行固液分离，将所得固体产物洗涤、干燥后进行煅烧处理，得到介孔二氧化硅纳米球；
[0010]所述阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵和/或十六烷基三甲基氯化铵；所述磺化杯芳烃包括磺化杯[4]芳烃和/或磺化杯[8]芳烃；
[0011]所述正硅酸乙酯、阳离子表面活性剂和磺化杯芳烃的摩尔比为1:(0.055～0.065):(0～0.0029)。
[0012]优选的，所述混合所得料液中，阳离子表面活性剂的浓度为21～63mmol/L，磺化杯芳烃的浓度为0.0525～2.1mmol/L。
[0013]优选的，所述阳离子表面活性剂中的阳离子所带正电荷与磺化杯芳烃所带负电荷的电荷比为(5～200):1。
[0014]优选的，所述碱性物质包括三乙醇胺、三乙胺和氨水中的一种或几种。
[0015]优选的，所述正硅酸乙酯、碱性物质和水的摩尔比为1:(0.020～0.030):(75～85)；当所述碱性物质为氨水时，所述氨水的摩尔量以溶质的摩尔量计。
[0016]优选的，所述反应的温度为60～90℃，反应时间为1～3h。
[0017]优选的，所述干燥的温度为70～90℃，干燥时间为1～3h。
[0018]优选的，所述煅烧处理的温度为400～700℃，煅烧时间为3～7h。
[0019]优选的，所述介孔二氧化硅纳米球的粒径为50～160nm。
[0020]本专利技术提供了一种双模板法制备介孔二氧化硅纳米球的方法，本专利技术以阳离子表面活性剂(CTAB和/或CTAC)和磺化杯芳烃(SC[n]，n＝4或8)为模板剂，以正硅酸乙酯为硅源，采用一锅法反应得到二氧化硅纳米球，再通过煅烧处理将模板剂去除，得到介孔二氧化硅纳米球，其中正硅酸乙酯、阳离子表面活性剂和磺化杯芳烃的摩尔比为1:(0.055～0.065):(0～0.0029)。在本专利技术中，当所述磺化杯芳烃的用量为0时，即采用阳离子表面活性剂为单一模板剂制备介孔二氧化硅纳米球，正硅酸乙酯水解生成的硅酸盐低聚物与阳离子表面活性剂(CTAB和/或CTAC)协同自组装形成聚集体，在该聚集体的模板作用下，硅酸盐低聚物成核并缓慢生长形成二氧化硅纳米球，此时所得介孔二氧化硅纳米球粒径较小；当磺化杯芳烃的用量不为0时，磺化杯芳烃与阳离子表面活性剂(CTAB和/或CTAC)形成超两亲分子，该超两亲分子与硅酸盐低聚物形成自组装聚集体，磺化杯芳烃下缘暴露的羟基与硅羟基可形成氢键，诱导水解生成的硅酸盐在聚集体表面沉积，提升二氧化硅的成核生长速度，从而增加所得介孔二氧化硅纳米球的粒径；另一方面随着磺化杯芳烃用量的增加，逐步接近阳离子表面活性剂(CTAB和/或CTAC)与磺化杯芳烃的化学结合计量比，二者形成的超两亲分子聚集体的体积增大，表观电荷密度下降，从而使介孔二氧化硅纳米球的孔径增大，由于SC[8]具有比SC[4]更大的疏水性杯腔，因而所得的介孔二氧化硅纳米球的孔径也更大些。
[0021]在本专利技术中，通过调控阳离子表面活性剂和磺化杯芳烃的用量可以实现阳离子表面活性剂中的阳离子所带正电荷与磺化杯芳烃所带负电荷的电荷比(记为CTA
+
/SC[n]n
‑
)的调控，当磺化杯芳烃用量为0时，所得的介孔二氧化硅纳米球的粒径最小，比表面积最大，当磺化杯芳烃的用量不为0时，随着电荷比的逐步降低(即随着磺化杯芳烃用量的逐步增加)，所得介孔二氧化硅纳米球的粒径逐渐增大，孔径逐渐增大，表面粗糙度逐渐增大。本专利技术通过控制磺化杯芳烃的用量，可以方便的实现介孔二氧化硅纳米球粒径的调控。
[0022]本专利技术通过阳离子表面活性剂与磺化杯芳烃不同比例的复配，可以获得分散均匀、结构稳定、粒径和孔径可调的介孔二氧化硅纳米球，并且本专利技术提供的制备方法步骤简单、产率较高、所得产物粒径可调范围较宽。实施例结果表明，采用本专利技术的方法能够制备得到粒径为50～160nm的二氧化硅纳米球，且所得介孔二氧化硅纳米球内部的孔道呈高度有序排列。
附图说明
[0023]图1为实施例1～3所得介孔二氧化硅纳米球的透射电镜图；
[0024]图2为实施例1所得介孔二氧化硅纳米球的粒径分布图；
[0025]图3为实施例2所得介孔二氧化硅纳米球的粒径分布图；
[0026]图4为实施例3所得介孔二氧化硅纳米球的粒径分布图；
[0027]图5为实施例1、4、5所得介孔二氧化硅纳米球的透射电镜图；
[0028]图6为实施例4所得介孔二氧化硅纳米球的粒径分布图；
[0029]图7为实施例5所得介孔二氧化硅纳米球的粒径分布图。
具体实施方式
[0030]本专利技术提供了一种双模板法制备介孔二氧化硅纳米球的方法，包括以下步骤：
[0031]将阳离子表面活性剂、磺化杯芳烃、正硅酸乙酯、碱性物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双模板法制备介孔二氧化硅纳米球的方法，其特征在于，包括以下步骤：将阳离子表面活性剂、磺化杯芳烃、正硅酸乙酯、碱性物质和水混合进行反应，得到产物料液；将所述产物料液进行固液分离，将所得固体产物洗涤、干燥后进行煅烧处理，得到介孔二氧化硅纳米球；所述阳离子表面活性剂包括十六烷基三甲基溴化铵和/或十六烷基三甲基氯化铵；所述磺化杯芳烃包括磺化杯[4]芳烃和/或磺化杯[8]芳烃；所述正硅酸乙酯、阳离子表面活性剂和磺化杯芳烃的摩尔比为1:(0.055～0.065):(0～0.0029)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述混合所得料液中，阳离子表面活性剂的浓度为21～63mmol/L，磺化杯芳烃的浓度为0.0525～2.1mmol/L。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述阳离子表面活性剂中的阳离子所带正...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭霞，范笑男，
申请(专利权)人：扬州大学，
类型：发明
国别省市：