[发明专利]通过调控氨水及硅酸酯添加量实现制备不同尺寸的二氧化硅纳米颗粒的方法

说明书

本发明提供了一种通过调控氨水及硅酸酯添加量实现制备不同尺寸的球状二氧化硅纳米颗粒的方法，包括：制备O/W型水/乙醇/二氯甲烷无表面活性剂微乳液；将通过超声或者电磁搅拌使不同体积的硅酸酯完全溶于所制备的O/W型无表面活性剂微乳液的球型“油核”中，在加入不同量的氨水后，硅酸酯在氨水催化下实现水解缩聚，反应完毕后通过离心、洗涤得到SiO₂纳米颗粒。通过改变硅酸酯或者氨水的添加量能够实现对于二氧化硅纳米颗粒粒径的有效调控。该方法操作简单、成本低、环境友好、制备的SiO₂纳米颗粒具有均一的球型形貌，并且粒径均匀，具有普适性和规模化生产价值。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，特别涉及一种在无表面活性剂微乳液体系中通过调控氨水或者硅酸酯的添加量实现制备不同粒径的二氧化硅纳米颗粒的方法。

背景技术

近年来,SiO₂纳米球型颗粒在生物医学、二维有序纳米颗粒自组装阵列、三维光子晶体等领域均展现出了良好的应用前景。将SiO₂纳米球型颗粒应用于上述领域，要求其具有球形度高、单分散性好、尺度可控、粒径分布窄等特点,这对SiO₂纳米球型颗粒的制备提出了非常苛刻的要求。目前制备单分散的SiO₂纳米球型颗粒的重要方法之一是法。该方法是以正硅酸乙酯(TEOS)为硅源，在醇/水混合液中通过溶胶-凝胶过程制备单分散的SiO₂纳米球型颗粒。法具有所含组分少，操作简单等优点，但是制备纳米SiO₂纳米球型颗粒的可控性及重复性较差,难以制得高质量的纳米SiO₂纳米球型颗粒。

制备SiO₂纳米球型颗粒的另一种重要方法为微乳液法。微乳液是由两种互不相溶的液体，在表面活性剂和助表面活性剂构成的界面膜的作用下，形成的透明或半透明、光学各向同性和热力学稳定的分散体系。微乳液在日用化工、药物释放、材料科学、生物技术及环境科学等许多领域都有着广泛的应用。微乳液法制备的SiO₂纳米球型颗粒，单分散性好，尺寸可调。但是在构筑微乳液模板时，需要消耗大量的表面活性剂和助表面活性剂，这两种组分除进入界面膜外，还部分溶于水相和油相，一方面会对环境造成污染，另一方面因使用大量表面活性剂且难于回收利用而导致生产成本较高。尤其作为模板用于材料制备时，因材料表面负载的表面活性剂难以洗涤完全而影响纳米材料的纯度及性质等。这些问题的存在制约了传统表面活性剂微乳液(Surfactant-based Microemulsions，SBMEs)在制备纳米颗粒方面的应用。通常, 表面活性剂被认为是形成微乳液必不可少的组份，但有研究表明,在没有表面活性剂存在下, 仅仅由互不相溶的两种液体和一种“双溶剂”也能形成一种新型的微乳液体系，这种新型的三元体系称为无表面活性剂微乳液(Surfactant-freeMicroemulsions,SFMEs)。SFMEs既有与传统微乳液类似的微观结构和性质，又不含有表面活性剂，故能够克服传统微乳液由于含有大量表面活性剂所带来的缺陷。利用无表面活性剂微乳液为模板制备SiO₂纳米球型颗粒材料，可望从根本上解决SBMEs由于含有大量表面活性剂所产生的问题，这不仅具有重要的经济价值，还具有重要的环保意义。

发明内容