一种可调节空心程度的空心介孔纳米材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种可调节空心程度的空心介孔纳米材料及其制备方法，制备方法包括：将MPB@mSiO2纳米复合材料加入至含有保护剂和蚀刻剂的水溶液中，超声分散后常温下搅拌，再转移到水热反应釜中，升温，在设定温度条件下反应，自然冷却后离心，洗涤，干燥，得到空心介孔纳米材料。本发明专利技术相比传统制备空心结构的模板法来说，大幅减少了制备步骤，调节方法简单易行，降低制备成本，并实现了纳米材料空心程度的可控性。无需制备模板即可获得具有空心结构的纳米复合材料，且可通过调节任意一个制备参数(压力、升温速率、蚀刻温度、蚀刻时长、原料浓度比等参数)实现空心程度的调节。度比等参数)实现空心程度的调节。度比等参数)实现空心程度的调节。

【技术实现步骤摘要】
一种可调节空心程度的空心介孔纳米材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于纳米材料空心结构制备方法
，涉及一种可调节空心程度的空心介孔纳米材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]纳米生物医药是国际上当前研究的热点，空心介孔结构纳米材料的制备技术已日趋成熟，除了具有介孔材料典型的优点之外，因其高容积内腔可提高载药能力，在药物载体应用方面广受关注。
[0003]然而传统纳米材料空心结构制备方法一般以模板法为主，该法主要是先制备空心模板，再去除模板的方法实现纳米材料的空心结构，实验步骤多，成本高。

技术实现思路

[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术旨在提供一种可调节空心程度的空心介孔纳米材料及其制备方法，大幅减少了制备步骤，降低制备成本，并实现了纳米材料空心程度的可控性。
[0005]本专利技术为实现上述目的，采用的技术方案为：
[0006]本专利技术提供了一种可调节空心程度的空心介孔纳米材料的制备方法，包括：
[0007]将MPB@mSiO2纳米复合材料加入至含有保护剂和蚀刻剂的水溶液中，超声分散后常温下搅拌，再转移到水热反应釜中，升温，在设定温度条件下反应，自然冷却后离心，洗涤，干燥，得到空心介孔纳米材料。
[0008]优选地，所述保护剂为非离子型水溶性聚合物，包括聚醇类如聚乙二醇、聚乙烯醇等；聚酰胺类如聚丙烯酰胺、聚乙烯吡咯烷酮等。
[0009]优选地，所述保护剂的分子量在45000以上。
[0010]优选地，所述蚀刻剂为小分子酸类，包括盐酸、硝酸、草酸、硫酸等。
[0011]优选地，反应物的质量比为MPB@mSiO2纳米复合材料：保护剂：蚀刻剂：水＝1：5～10：45～200：1000～2500。
[0012]优选地，反应溶液的总体积占反应釜容积的60～80％，产生压力在1～3MPa。
[0013]优选地，以升温速率为1～5℃/min升温。
[0014]优选地，设定温度为80～200℃，反应时间为1～8h。更优选80～140℃，反应2～6h。
[0015]优选地，得到的介孔纳米材料中空心容积占材料体积的10％～90％。
[0016]本专利技术还提供了一种空心介孔纳米材料，通过上述制备方法制备得到。
[0017]本专利技术的有益效果在于：
[0018]本专利技术以介孔普鲁士蓝表面包裹介孔硅纳米复合材料(MPB@mSiO2)为对象，通过调节压力、升温速率、蚀刻温度、蚀刻时长、原料浓度比等参数，可实现材料空心程度按需调节。本专利技术相比传统制备空心结构的模板法来说，大幅减少了制备步骤，调节方法简单易行，降低制备成本，并实现了纳米材料空心程度的可控性。无需制备模板即可获得具有空心
结构的纳米复合材料，且可通过调节任意一个制备参数(压力、升温速率、蚀刻温度、蚀刻时长、原料浓度比等参数)实现空心程度的调节。
附图说明
[0019]图1为实施例1
‑
3所使用的实心介孔普鲁士蓝复合纳米原材料的透射电镜图。
[0020]图2为实施例1所制备的微空心介孔普鲁士蓝复合纳米材料的透射电镜图。
[0021]图3为实施例2所制备的半空心介孔普鲁士蓝复合纳米材料的透射电镜图。
[0022]图4为实施例3所制备的全空心介孔普鲁士蓝复合纳米材料的透射电镜图。
具体实施方式
[0023]为了更清楚地说明本专利技术，下面结合实施例并对照附图对本专利技术作进一步详细说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。
[0024]可以理解的是，本专利技术中，如未有特殊说明，所用材料为市售或可以通过常规技术手段获得的现有材料。“常温”可以是15～25℃。
[0025]实施例1～3中，采用的实心介孔普鲁士蓝纳米复合材料制备方法如下：(1)称取1320mg铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和30mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP，K30)，在400mL的盐酸水溶液(0.01M)中常温搅拌30min至澄清透明，将溶液转移到不锈钢聚四氟乙烯反应釜中，在温度为80℃条件下反应24小时，冷却后离心(14000rpm，20min，下同)，并用去离子水和乙醇各洗涤3次，在真空烘箱中室温下过夜干燥(下同)，得到介孔普鲁士蓝纳米材料。(2)称取100mg上述方法制备的中空介孔普鲁士蓝纳米材料，20g十六烷基溴化铵，1875mL无水乙醇，超声分散得到蓝色均匀的溶液，加入11250mL去离子水，在温度为35℃条件下剧烈搅拌1小时，快速加入1250μL正硅酸四乙酯TEOS后，再加入1250μL的浓氨水，调节pH值大于7，在温度为35℃条件下继续搅拌48小时，冷却离心，无水乙醇洗涤3次，在真空烘箱中过夜干燥。(3)将上述所得到的材料超声分散在乙醇
‑
盐酸混合溶液(乙醇和盐酸的体积比为500：1)中，分3次搅拌回流，每次1200mL，结束后离心，无水乙醇洗涤3次，真空干燥过夜，得到实心介孔普鲁士蓝纳米复合材料，透射电镜图见图1，由图可见实心介孔普鲁士蓝纳米复合材料呈正立方体形，中心密实，外部包裹体层介孔氧化硅层。
[0026]实施例1
[0027]本实施例的空心介孔纳米材料制备方法，步骤如下：
[0028]称取40mg实心介孔普鲁士蓝纳米复合材料，加入到含有400mg聚乙二醇(PEG)的100mL的草酸水溶液(0.5M)中，超声分散后常温下搅拌3小时，转移到容积为150mL的不锈钢聚四氟乙烯反应釜中，产生压力在2MPa，2.5℃/min升温，在温度为80℃条件下反应2小时，冷却后在12000rpm转速下离心20min，并用去离子水和乙醇各洗涤3次，在真空烘箱中40℃过夜干燥，得到微空心介孔普鲁士蓝纳米复合材料。其透射电镜图如图2所示，可见蚀刻后，材料呈现边角具有一定弧度，中间极少量被蚀刻的微空心的立方体结构。
[0029]实施例2
[0030]本实施例的空心介孔纳米材料制备方法，步骤如下：
[0031]称取120mg实心介孔普鲁士蓝纳米复合材料，加入到含有600mg聚丙烯酰胺(PAM)
的120mL的硝酸水溶液(0.75M)中，超声分散后常温下搅拌2小时，转移到容积为200mL的不锈钢聚四氟乙烯反应釜中，产生压力在1MPa，1℃/min升温，在温度为120℃条件下反应6小时，冷却后在12000rpm转速下离心20min，并用去离子水和乙醇各洗涤3次，在真空烘箱中40℃过夜干燥，得到半空心介孔普鲁士蓝纳米复合材料。其透射电镜图如图3所示，可见蚀刻后，材料呈现边角具有一定弧度，中间存在部分未完全蚀刻的普鲁士蓝的半空心立方体结构。
[0032]实施例3
[0033]本实施例的空心介孔纳米材料制备方法，步骤如下：
[0034]称取40mg实心介孔普鲁士蓝纳米复合材料，加入到含有200mg聚乙烯醇(PVA)的80mL的硫酸水溶液(1M)中，超声分散后常温下搅拌3小时，转移到容积为10本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可调节空心程度的空心介孔纳米材料的制备方法，包括：将MPB@mSiO2纳米复合材料加入至含有保护剂和蚀刻剂的水溶液中，超声分散后常温下搅拌，再转移到水热反应釜中，升温，在设定温度条件下反应，自然冷却后离心，洗涤，干燥，得到空心介孔纳米材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护剂为非离子型水溶性聚合物，包括聚醇类和聚酰胺类，所述聚醇类包括聚乙二醇或聚乙烯醇；所述聚酰胺类包括聚丙烯酰胺或聚乙烯吡咯烷酮。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述保护剂的分子量在45000以上。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述蚀刻剂为小分子酸类，包括盐酸、硝酸、草酸、硫酸。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：梅啸，席晶晶，刘娟，许新，杨义力，李瑞丽，徐叶军，卢晨，
申请(专利权)人：苏州工业园区服务外包职业学院苏州市服务外包人才培养实训中心，
类型：发明
国别省市：