[发明专利]一种有序介孔二氧化硅空心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及二氧化硅空心球，特别涉及一种有序介孔二氧化硅空心球的制备方法。

背景技术

近年来，拥有高比表面积、良好机械和热稳定性、低毒性、高生物相容性、高药物装载能力以及可作为传输物质的介孔孔道等优良性质的介孔二氧化硅空心球在催化、药物传递、传感和选择吸附等领域有着重要的研究和应用价值，受到了研究者们的广泛关注。其中，相比无序介孔二氧化硅空心球，具有有序排列孔道的有序介孔二氧化硅空心球因其独特的孔道结构在药物控制释放和限域催化方面拥有重要的研究价值和潜在的应用前景，成为了现在的一个研究热点。

现有的有序介孔二氧化硅空心球的制备方法(1、H.Blas，M.Save，Pamela Pasetto，C.Boissière，C.Sanchez，B.Charleux，Langmuir，2008，24，13132-13137)主要为牺牲模板法，即利用有机聚合物微/纳米球(如PS球)为牺牲模板，通过正硅酸乙脂在碱性条件下的水解和构造有序孔道结构的模板剂-阳离子表面活性剂形成的胶束共同作用，在模板沉积一层有序介孔二氧化硅壳层，然后再经过高温热处理将壳层中的阳离子表面活性剂和有机有机微/纳米球热解除去就可以得到有序介孔二氧化硅空心球。

虽然使用牺牲模板法可以通过控制牺牲模板的合成得到尺寸均一且可调节的有序介孔二氧化硅空心球，但是由于采用有机有机聚合物微/纳米球作为模板，难以用较为温和的后处理法(如溶剂萃取)除去。因此在实际的应用中，现有的牺牲模板法由于操作过程相对繁琐和成本较高，不利用于工业化的大量合成，因此限制了它们的应用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有有序介孔二氧化硅空心球的合成方法存在的问题，提供一种有序介孔二氧化硅空心球的制备方法。

所述一种有序介孔二氧化硅空心球的制备方法包括以下步骤：

1)将二氧化硅球加入水中，超声后得二氧化硅球分散液；

2)将步骤1)所得的二氧化硅球分散液加至含阳离子表面活性剂的乙醇溶液中，得混合溶液，往所得混合溶液中加入氨水，再加入正硅酸乙脂，搅拌后离心收集第1次沉淀；

3)将步骤2)所得的第1次沉淀加入水中，得到前驱物分散液，往所得的前驱物分散液中加入碱源，进行刻蚀，刻蚀完成后收集第2次沉淀并洗净晾干，得到白色粉末，从白色粉末中除去阳离子表面活性剂，即得有序介孔二氧化硅空心球。

在步骤1)中，所述二氧化硅球与水的质量比可为1∶(100～200)；所述二氧化硅球可采用经典的法合成；所述超声的时间可为10～30min，最好为30min。

在步骤2)中，二氧化硅球与阳离子表面活性剂的质量比可为1∶(1～3)，最好为1∶1.5；二氧化硅球、乙醇溶液、氨水和正硅酸乙脂比例可为50mg∶(50～60)m l∶(0.275～0.5)m l∶(0.125～0.25)ml，其中二氧化硅球以质量计，乙醇溶液、氨水和正硅酸乙脂以体积计；所述乙醇溶液中乙醇和水的体积比可为1∶(0.5～2)；所述阳离子表面活性剂可为长链有机季胺盐等，所述长链有机季胺盐可选自n烷基三甲基溴化胺(n＝10、12、14、16、18)等，最好为十六烷基三甲基溴化胺等。

在步骤3)中，所述碱源最好为无水碳酸钠；所述刻蚀的条件为：刻蚀温度45～80℃，刻蚀时间1～16h；所述除去阳离子表面活性剂可采用丙酮萃取的方法。

本发明制备的有序介孔二氧化硅空心球为均一的空心结构，具有典型的介孔材料的吸附行为，刻蚀后所得的有序介孔二氧化硅空心球的比表面积可以达到937m²/g；孔容可达到0.65cm³/g。

本发明利用二氧化硅球作为模板，在表面活性剂的作用下预先合成有序介孔二氧化硅包覆二氧化硅球的核壳型前驱物；再利用内核与壳层对碱的稳定性差异，在碱性环境下选择性地只刻蚀内核，从而得到有序介孔二氧化硅空心球。相对于其它有序介孔二氧化硅空心球的制备方法，本发明的优点在于：