[发明专利]一种有序短孔道磁性介孔材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种有序磁性短孔道介孔材料制备，即在硅膜覆盖的磁性纳米颗粒的外层包裹上一层有序短孔道介孔硅层，可应用于化工催化、生物分离、环境工程等。 

背景技术

由于有序介孔材料具有较高的比表面积和孔容积、均一且在2-50纳米范围内连续可调的孔径、表面基团可功能化、良好的热稳定性以及生物相容性等诸多特点使它迅速成为跨学科的研究热点，并日益广泛地应用于许多领域，诸如化工催化、生物分离、环境保护、药物载体以及纳米材料的合成。磁性材料在样品预处理中因其能在外加磁场中迅速分离，操作简单且费用低廉、目标样品损失少等优点，在细胞分离、固定化酶、催化剂分离、靶向药物等诸多领域有着广阔的前景。由于磁性介孔复合材料具有上述两种材料的优点，所以这种复合材料及其形貌、粒径以及颗粒大小的调控成为近年来的一个研究热点。 

近年来，合成介孔磁性材料的方法已有报道。在介孔材料如(MCM-41、SBA-15)孔道中掺杂磁性材料的方法会使介孔孔道阻塞，而且不利于质量传输(文献1-2：1.Lai，C.Y.，et al.，A mesoporous silicananosphere-based carrier system with chemically removable CdS nanoparticlecaps for stimuli-responsive controlled release of neurotransmitters and drugmolecules.J Am Chem Soc，2003.125(15)：p.4451-9.；2.Arruebo，M.，et al.，Development of magnetic nanostructured silica-based materials as potentialvectors for drug-delivery applications.Chemistry of Materials，2006.18(7)：p.1911-1919.)；直接把纳米磁珠混合在反应溶液中进行掺杂反应的方法，但得到的介孔材料粒径不均一，而且形貌也不规整(文献3：Sen，T.，A.Sebastianelli，and I.J.Bruce，Mesoporous silica-magnetite nanocomposite：fabrication and applications in magnetic bioseparations.J Am Chem Soc，2006.128(22)：p.7130-1.)；四氧化三铁晶体和量子点通过溶胶-凝胶法镶嵌在介孔材料中，但所得材料的磁性不强(＜2.0emu.g^-1)(文献4：Kim，J.，et al.，Magnetic fluorescent delivery vehicle using uniform mesoporous silicaspheres embedded with monodisperse magnetic and semiconductor nanocrystals.J Am Chem Soc，2006.128(3)：p.688-9.)。以纳米磁珠为核、多孔硅基质为外壳的介孔材料通过溶胶-凝胶和H₂还原产生，但是此材料磁性不强(文献5：Zhao，W.，et al.，Fabrication of uniform magnetic nanocompositespheres with a magnetic core/mesoporous silica shell structure.J Am Chem Soc，2005.127(25)：p.8916-7.)；上述材料中磁珠有可能没有被硅基质完全包 裹住，一旦暴露在酸性介质中，会引起酸腐蚀或者不可逆吸附杂质样品；而且，一旦应用到药物载体中，裸露在外表的磁珠会扩散到血液中，有很大身体的安全隐患。有研究者使用模板法制成了具有强磁性的以包裹有硅基质的磁珠为核，介孔硅基质为壳的复合材料，但此种材料介孔图像不清晰，而且粒径大于450nm，不适合应用于药物载体(作为药物载体的尺寸严格限制在50nm～300nm)(文献6：Deng，Y.，etal.，Superparamagnetic high-magnetization microspheres with an Fe3O4SiO2core and perpendicularly aligned mesoporous SiO2 shell for removal ofmicrocystins.J Am Chem Soc，2008.130(1)：p.28-9.)。以上材料的缺陷使得可能会限制它们在实际中的应用！