[发明专利]粒径30～80nm的二氧化硅空心球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米无机材料技术领域，具体涉及一种粒径30～80nm的二氧化硅空心球的制备方法。

背景技术

二氧化硅空心球材料具有大的比表面积和孔洞、可调的粒径、密度低、绝热性好，在药物释放、催化、吸附、分离等领域有着很大的应用前景。

二氧化硅球的尺寸对其性能影响很大。I.A.Rahmana等在《Materials Chemistry and Physics》(材料物理化学)2009年第114期第1卷328-332页发表了题为《Size-dependent Physicochemical and Optical Properties of Silica Nanoparticles》(二氧化硅纳米颗粒的物理化学和光学性质与尺寸的关系)的文章，指出二氧化硅纳米颗粒的物理化学和光学性质与尺寸密切相关，尺寸越小，性能越好。

二氧化硅空心球材料的制备方法主要基于模板，可以分为硬模板法和软模板法。有机粒子、无机粒子、聚电解质纳米粒子等可以用作硬模板。乳液、胶束、大分子聚集体、气泡等可以作为软模板。虽然尺寸较小的粒子可以通过硬模板法合成，然而硬模板法制备模板的步骤复杂，模板去除过程中球壳不稳定甚至破碎，合成中不方便装载客体分子，这些缺点大大限制了空心球的应用。软模板法具有更高的灵活性，容易得到尺寸更小的结构。表面活性剂能够形成各种结构，如胶束、囊泡等，结构易于控制。阴离子表面活性剂去污力强，价格低廉，稳定性好，已经被广泛应用。

Shunai Che在《Nature Materials》(自然材料)2003年第2卷801-805页发表了题为《A Novel Anionic Surfactant Templating Route for Synthesizin g Mesoporous Silica with Unique Structure》(一种以阴离子表面活性剂为模板，用于合成具有独特结构的介孔二氧化硅材料的新型方法)的文章，首次利用阴离子表面活性剂为模板，以带胺基官能团的硅烷为共结构导向剂，成功地合成了具有介孔的二氧化硅材料。共结构导向法合成的材料带有特定的官能团，这些官能团能够在材料表面均匀分散。

Lu Han等在《Solid State Sciences》(固体科学)2010年第13卷721-728页发表了题为《Anionic Surfactants Templating Route for Synthesizing Silica Hollow Spheres with Different Shell Porosity》(以阴离子表面活性剂为模板合成具有不同孔隙率的二氧化硅空心球)，用几种不同的阴离子表面活性剂作为模板，合成了粒径在80～220nm的介孔二氧化硅空心球。以棕榈酸为模板合成出了100～200nm粒径的二氧化硅空心球；然而该方法不适用于制备更小粒径的二氧化硅空心球。

虽然粒径小的二氧化硅空心球需求量很大，但是以阴离子表面活性剂作为模板合成的80nm以下的二氧化硅的空心球尚未见报道；粒径在80nm以下的二氧化硅的空心球的制备方法仍是本领域研究的重点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的上述不足，提供一种粒径30～80nm的二氧化硅空心球的制备方法。该方法以阴离子表面活性剂为模板，采用共结构导向法合成路线，得到粒径和壳层厚度可控的二氧化硅空心球形材料。

本发明目的是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种粒径30～80nm的二氧化硅空心球的制备方法，包括如下步骤：

步骤一，将阴离子表面活性剂和碱液加入去离子水中，加热搅拌至阴离子表面活性剂溶解；

步骤二，搅拌下，向步骤一所得的溶液中加入含胺基官能团的共结构导向剂，然后加入硅源，制成混合液；

步骤三，将步骤二制得的混合液加热静置反应后，离心洗涤、干燥、焙烧，即得所述二氧化硅空心球。

优选的，所述加入的阴离子表面活性剂、碱液、去离子水、含胺基官能团的共结构导向剂和硅源的摩尔比为1∶(0.2～0.6)∶(500～10000)∶(0.3～2)∶(3～50)。

优选的，步骤一中所述的阴离子表面活性剂为十六烷酸[CH₃(CH₂)₁₄COOH]。

优选的，步骤一中所述的加热搅拌是指在50～90℃下搅拌。

优选的，步骤一中所述的碱液为浓度为0.5～5mol/L的氢氧化钠或氢氧化钾水溶液。