[发明专利]一种介孔双壳层核壳结构的磁性复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种介孔双壳层核壳结构的磁性复合材料及其制备方法，首先在Fe₃O₄@SiO₂复合材料表面包覆一层酚醛树脂RF得到Fe₃O₄@SiO₂@RF复合材料；然后以十六烷基三甲基氯化铵为表面活性剂，以三乙醇胺为催化剂，在Fe₃O₄@SiO₂@RF颗粒表面水解正硅酸四乙酯，通过离心、洗涤、干燥，研磨，煅烧，得到最终产物Fe₃O₄@SiO₂@mSiO₂复合材料。本发明制备的Fe₃O₄@SiO₂@mSiO₂复合材料不仅含有壳间距，其壳层含放射状的介孔孔道，制备出的复合材料具有高的比表面积，增加了活性位点，从而提高了酶的负载量，进而使其在应用中具有更好的电化学性能。

技术领域

本发明涉及一种介孔双壳层核壳结构的磁性复合材料及其制备方法，属于纳米材料合成技术领域。

背景技术

Fe₃O₄纳米颗粒因具有较低的毒性以及独特的磁学性质等优点，在生物医学领域应用中被认可为安全的纳米材料，广泛应用于磁性药物靶向传输、热疗治疗和细胞分离等领域。同时，介孔SiO₂材料因其具有高的比表面积、高孔容、孔径连续可调以及良好的生物相容性等优点，逐渐成为药物输送、基因治疗以及酶固定等领域的理想载体。将磁性纳米颗粒同介孔二氧化硅纳米颗粒结合，合成的纳米磁性复合颗粒具有良好的磁响应和生物适应性，其作为吸附剂和靶向剂，在催化、环境污染物分离和生物传感等方面的潜在的应用成为了近年来研究的热点。专利CN105084424A公开了一种核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料的快速制备方法和应用，首先采用碱水解法制备球状磁性铁氧体纳米粒子，然后利用水溶液中表面活性剂与无机硅源的自组装行为，在磁性铁氧体纳米粒子表面快速包覆一层具有介观结构的二氧化硅复合材料，得到核壳球状磁性介孔二氧化硅纳米复合材料并应用于肿瘤的诊断和治疗方面。专利CN101090018A公开了介孔二氧化硅-磁性复合微粒及其制备方法，首先利用共沉淀法制备磁性铁氧体纳米粒子；再将磁性铁氧体纳米粒子直接分散到含SiO₂的水溶性无机盐的水溶液中搅拌进行无机硅源包覆；最后以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，加入正硅酸乙酯使之在模板剂表面水解缩合进行介孔二氧化硅包覆形成复合材料。但是所制备的复合材料孔径较小，不利于大分子的有效负载。专利CN105964216A公开了一种氨基修饰的具有介孔结构的Fe3O4@SiO2@mSiO2复合微粒及其制备方法，该复合微粒能够对重金属离子、有机染料进行吸附，但是其孔径较小和不具有壳间距。

针对上述现有技术，目前缺乏一种具有放射性孔道、其孔径较大和具有壳间距的介孔二氧化硅-磁性复合材料及制备方法。

发明内容

针对现有技术中制备的Fe₃O₄@SiO₂@mSiO₂存在的不足，本发明提供一种介孔双壳层核壳结构的磁性复合材料，该复合材料为规则球状或不规则球状颗粒，从内至外依次为内核、内壳层、壳间距层、外壳层，其中，内核为粒径180～250nm的球状磁性四氧化三铁纳米颗粒，内壳层为厚度20～30nm二氧化硅，壳间距层的厚度为10～30nm，外壳层为厚度30～40nm具有放射状介孔孔道的二氧化硅，介孔孔径为5～8nm。

优选的，所述介孔双壳层核壳结构的磁性复合材料的直径为300～450nm。