[发明专利]多室囊泡模板法制备多层空心球或多孔球的方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用多室囊泡作为软模板法制备特殊结构的空心球及多孔球。用该方法制备的空心球具有多层壳结构。

背景技术

纳米材料由于具有许多块体材料不具备的特殊物理化学性能而受到广泛关注。近年来纳米材料也开始应用于军事国防和实际生活中。由于纳米材料的形貌、尺寸和结构等与其性能和用途密切相关，制备各种不同结构并对结构和尺寸进行有效调控是研究的热点之一。空心球结构的纳米材料因具有在药物输运、人工细胞、催化、化学存储、纳米反应器等方面的广泛应用前景而倍受关注。制备空心球结构的方法有很多，大致分为模板法和非模板法。其中模板法比较简单高效，实用性强，它又可分为软模板法和硬模板法。囊泡法属于软模板法，已报导的文献表明，用这种方法制备的空心球结构都为单层壳多晶的空心球[①D.H.W.Hubert，M.Jung，P.M.Frederik，P.H.H.Bomans，J.Meuldijk，A.L.German，Adv.Mater.2000，12，1286.②M.Kepczynski，F.Ganachaud，P.Hemery，Adv.Mater.2004，16，1861.③F.Caruso，Chem.Eur.J.2000，6，413]，结构完整性和稳定性不是很理想。

表面活性剂分子是一种一端亲水一端疏水的两亲分子，使得它既可以溶于水又可以溶于有机溶剂中。在水溶剂中，低浓度时，表面活性剂的疏水端由于不溶于水会露出水面，而亲水端则在水面以下。随着表面活性剂浓度的增大，由于水表面空间已被表面活性剂的疏水端全部占据，剩下的表面活性剂只能在水中形成胶束，囊泡甚至多室囊泡(如图1所示)等自聚模式来使得疏水端避免与水接触。胶束为单层分子自聚模式，而囊泡为双层分子自聚模式，多室囊泡，顾名思义，就是具有多层双分子层的特殊囊泡结构。囊泡的双分子层阻隔了囊泡内外溶液，使得体系中存在着界面，这个界面提供了无机材料的反应点和沉积生长点，使得最终形成的无机材料可以复制囊泡的形状而形成空心球和多层空心球结构(如图1所示)。根据囊泡、多室囊泡表面无机材料晶体生长方式不同，可以形成单晶，多晶多层空心球及多孔球结构。大部分表面活性剂，包括阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂，在一定的条件下，可以形成囊泡和多室囊泡。应用这种囊泡和多室囊泡作为软模板，在其界面上沉积生长形成多种单层壳和多层壳空心球无机材料。空心球的尺寸由囊泡大小决定。理论上，由它作为模板可以形成多层空心球结构，但此前没有任何成功的报道。

发明内容

本发明的目的在于提供多室囊泡模板法制备多层空心球或多孔球的方法，提供的是一种囊泡模板法合成的方法。不仅成功制备了多室囊泡模板，并由此合成了多层空心球和多孔球结构。其中多层空心球的壳壁为多晶甚至单晶形态，这将大大提高空心球的结构稳定性。同时，这种多层壳空心球结构也将大大提高材料的比表面积，为实际应用创造条件。这种结构的空心球有望用于医药、催化等领域，如通过在不同的空心腔室中装载不同的药物或催化材料，起到药物缓释或多功能催化材料的作用。利用这种多室囊泡模板技术，可以合成多种材料的多层空心球结构是一种简单、快捷、易控制的软模板法，合成出具有单层、双层、三层、甚至四层的单晶或多晶空心球及多孔球结构的无机材料。

本发明具体内容如下：

1)作为软模板的囊泡、多室囊泡的制备

配制一定浓度的表面活性剂溶液，浓度范围为0.01～0.5摩尔/升之间，温度在0-200℃之间。使溶液中形成表面活性的剂囊泡和多室囊泡。

所述的表面活性剂为阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂或两者的混合(如十六烷三甲基溴化铵CTAB，十二烷基硫酸钠SDS，十二苯磺酸钠SDBS，十二烷基磺酸钠SLS，十二烷基三甲基溴化铵DTAB，双十八烷基二甲基溴化铵DODAB，双十二烷基二甲基溴化铵DDAB，二烯丙基胺二甲基氯化铵PDADMAC，司盘Span，吐温Tween，聚乙二醇-聚丙二醇-聚乙二醇三嵌段聚合物P123等)利用超声促使囊泡的形成。