[发明专利]一种磁性无机纳米粒/有序介孔二氧化硅核壳微球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于先进纳米复合材料与技术领域，具体涉及一种磁性无机纳米粒/有序介孔二氧化硅核壳微球及其制备方法。

技术背景

近年来，随着人们在生物分析分离、酶固化、疾病诊断方面的需要，具有磁性氧化铁颗粒作为核，二氧化硅材料作为壳的核壳复合微球受到人们广泛关注。其原因在于这种复合微球具有磁响应特性，能够简化方便分离分析，对于生物体的毒性很低，并且能够通过化学修饰在二氧化硅表面嫁接不同的功能化的基团，从而增大其应用领域。

相比于传统的二氧化硅材料而言，有序介孔二氧化硅材料具有的高比表面、高孔容、均一的介孔孔道的特性，在催化、吸附分离等方面具有广泛的应用前景。综上可见，具有磁响应性能、有序介孔结构的复合微球能够充分利用上述两类材料的优势，在分离分析领域具有更加广阔的应用前景。但是到目前为止，以磁性氧化物粒子为核，以有序介孔材料为壳的核壳复合纳米微球的合成还鲜有报道。现有的报道中，所合成的复合材料具有磁响应效果差、复合材料形状不均匀、无法很好在水中分散等不足。此外，所合成的材料所具有的无序或者平行于微球表面的介孔，在物质传输方面具有一定不足。(Kim，J.；Lee，J.E.；Lee，J.；Yu，J.H.；Kim，B.C.；An，K.；Hwang，Y.；Shin，C.H.；Park，J.G..；Kim，J.；Hyeon，T.；J.Am.Chem.Soc.，2006，128，688-689.Lin，Y.S.；Wu，S.H.；Hung，Y.；Chou，Y.H.；Chang，C.；LIn，M.L.；Tsai，C.P.；Mou，C.Y.；Chem.Mater.，2006，18，5170-5172.Giri，S.；Trewyn，B.G.；Stellmaker，M.P.；Lin，V.S.Y.；Angew.Chem.Int.Ed.，2005，44，5038-5044.Zhao，W.R.；Gu，J.L.；Zhang，L.X.；Chen，H.R.；Shi，J.L.；J.Am.Chem.Soc.，2005，127，8916-8917.)

不同与之前所报道的各种磁性粒子/介孔二氧化硅复合颗粒，本发明所报道的具有有序介孔孔道的磁性无机纳米粒/二氧化硅核壳结构复合微球具有磁相应高、微球形状均一、介孔有序且易于物质传输扩散的特性。在本发明所报道的合成方法中充分利用了磁性材料的特性，采用磁铁分离，具有原料易得、方法简单迅速、合成材料纯度高的特性，适合于大规模生产。由于其所具有的高比表面、高孔容、均一有序介孔的特性，在吸附分离领域具有重要的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁响应效果好、形状均一的、具有有序介孔孔道的磁性无机纳米粒/二氧化硅核壳微球及其制备方法。

本发明所提出的一种磁性无机纳米粒/有序介孔二氧化硅核壳微球，由以下方法制得：以磁性无机纳米微粒作为种子粒，利用溶胶-凝胶化学的原理，采用硅源前驱体水解，首先在磁性微粒表面包覆上一层无定形二氧化硅，然后利用溶胶-凝胶化学以及溶液中作为结构导向剂的表面活性剂与无机硅物种的自组装行为，在无定形二氧化硅层表面包覆一层具有有序介观结构的表面活性剂和二氧化硅复合材料，最后通过溶剂萃取除去有机表面活性剂，即得到具有磁性和有序介孔孔道的无机纳米粒/二氧化硅核壳复合微球。所合成的复合微球的大小为200nm～1μm，具体通过调节磁性无机纳米微粒的大小、包覆的无定型二氧化硅厚度以及有机表面活性剂和二氧化硅复合材料的厚度来控化，过控制初始磁性微球大小、包覆的二氧化硅层厚度以及包覆的有机表面活性剂/无机二氧化硅复合材料的厚度来实现，微球的比表面积为100m²/g～600m²/g，孔容为0.1cm³/g～0.8cm³/g之间，微球所具有的介孔的孔径尺寸为2nm～10nm。

微球中，无机纳米微粒的尺寸为100nm～800nm，无定型二氧化硅层厚度为10nm～820nm，有机表面活性剂/无机二氧化硅复合材料的厚度为20nm～880nm。微球的大小为200nm～1μm。