[发明专利]一种多孔二氧化硅纳米片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔二氧化硅纳米片的制备方法，采用阳离子表面活性剂作为模板，加入二氧化硅前驱体，在碱性条件下，以形貌控制剂调控二氧化硅的生长方向，获得尺寸可控的二氧化硅纳米片。该制备方法可一步制备出多孔二氧化硅纳米片，获得的多孔二氧化硅纳米片其形貌和尺寸可控，原料价廉易得，容易工业化，可广泛用于催化剂载体、药物控释和化学分离等领域。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种多孔二氧化硅纳米片及其制备方法。

背景技术

随着材料的发展和需求的改变，人们开始致力于研究的纳米级材料，实现在光学、电子学、生物医学、生物分离技术、生物传感技术以及催化反应等领域中开创新系统，对于3D和2D的材料一直是研究的重点。而2D材料中石墨烯、过度金属硫化物、沸石等合成研究较热门。

多孔二氧化硅纳米片比表面积大，吸附能力强，可广泛应用于催化剂载体、药物载体等领域，前景广阔。相对而言多孔二氧化硅纳米片合成却研究较少，由于缺乏在合适的层状前驱体中，多孔二氧化硅纳米片不能通过物理/化学剥落制备。

目前报道的各种多孔二氧化硅纳米片的合成方法均存在不同的问题，如采用石墨烯模板法沉积二氧化硅，存在价格昂贵产量低的缺点；如采用热-酸活化法剥离高岭石，存在工艺复杂的缺点；如以聚氨基酸作为模板诱导片状二氧化硅的生成，聚氨基酸价格昂贵，必然限制了二氧化硅纳米片的工业化应用。

发明内容

目前还未见采用阳离子表面活性剂模板法，以加入形貌控制剂诱导二氧化硅的生长方向，来制备多孔二氧化硅纳米片的技术。基于此，本发明提供了一种多孔二氧化硅纳米片的制备方法，采用阳离子表面活性剂作为模板，加入二氧化硅前驱体，在碱性条件下，以形貌控制剂调控二氧化硅的生长方向，获得尺寸可控的二氧化硅纳米片。该制备方法可一步制备出多孔二氧化硅纳米片，获得的多孔二氧化硅纳米片其形貌和尺寸可控，原料价廉易得，容易工业化，可广泛用于催化剂载体、药物控释和化学分离等领域。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种多孔二氧化硅纳米片的制备方法，包括以下步骤：

a、将阳离子表面活性剂和蒸馏水充分混匀形成均一的溶液A，这里的充分混匀一般采用本领域技术人员所熟知的技术手段，如机械搅拌；

b、向所述溶液A中加入形貌控制剂后，调整体系碱性，得到层状胶束的溶液B；

c、向所述溶液B中加入二氧化硅前驱体，升温反应，制得多孔二氧化硅纳米片分散体；

d、将所述多孔二氧化硅纳米分散体提纯、干燥，制得多孔二氧化硅纳米片。

本发明采用阳离子表面活性剂作为模板，加入二氧化硅前驱体，在碱性条件下，以形貌控制剂调控二氧化硅的生长方向，获得形貌和尺寸可控的多孔二氧化硅纳米片，采用形貌控制剂，在水溶液中直接诱导多孔二氧化硅纳米片的生成，纳米片的尺寸易于调控。

其中，所述阳离子表面活性剂为阳离子乳化剂。优选的，所述阳离子乳化剂为烷基季铵盐、含杂原子的季铵盐、含苯环的季铵盐、含杂环的季铵盐、胺盐型阳离子乳化剂中的一种。更优选的，所述的阳离子乳化剂为十二烷基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基溴化吡啶中的一种或几种的混合。

所述的形貌控制剂为化学结构中至少包含一个官能团和阳离子型表面活性剂相互作用，形成层状胶束的化合物，优选的形貌控制剂为含ClO₄^-、Cl^-、NO₃^-或SO₄^2-的金属盐溶液，含羧酸、磺酸、亚磺酸或硫羧酸的小分子有机酸，阴离子型乳化剂或阴离子型聚合物溶液中的一种；

其中，小分子有机酸优选为丁酸、戊酸、十二烷基苯磺酸、2-氨基乙烷亚磺酸、硫代乙酸中的至少一种；