[发明专利]一种介孔二氧化硅石墨烯多层复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种介孔二氧化硅石墨烯多层复合材料及其制备方法，复合材料为三层结构，从上至下依次为介孔二氧化硅、石墨烯、介孔二氧化硅。制备方法采用了油‑水两相反应体系，由于超低的石墨烯含量以及催化剂浓度，硅源的水解以及介孔二氧化硅的形成主要以异相成核为主，因此所得介孔二氧化硅组分会均匀地生长在石墨烯片的两侧，形成介孔二氧化硅/石墨烯/介孔二氧化硅三明治结构。

技术领域

本发明涉及纳米材料技术领域，特别是指一种介孔二氧化硅/石墨烯/介孔二氧化硅复合材料及其制备。

背景技术

介孔二氧化硅/石墨烯纳米复合材料是一种重要的复合介孔材料，具有近红外光响应、孔隙率高、比表面积大、化学性质稳定、低成本等特点，在生物医药等领域得到广泛应用。近几年，介孔二氧化硅/石墨烯复合材料的制备非常普遍，在肿瘤细胞的治疗方面取得了很大进展，其石墨烯片在对人体无害的近红外光照射下产热可以杀死癌细胞，而介孔二氧化硅部分可以实现抗癌药物的高负载以及可控释放，但由于制备方法的限制，存在诸多缺点：1、介孔二氧化硅片的孔径较小（～3 nm），只能选择性的负载小分子抗癌药，无法应用于更大的抗癌药物或者生物大分子的负载。2、受模板剂所限，其介孔氧化硅片的孔径只能在很小的范围内调变（2.0～4.0 nm），无法实现两种以上不同尺寸医药分子的负载和释放等。如何改进介孔二氧化硅/石墨烯的合成方法，打破模板剂本身尺寸的限制，实现对介孔二氧化硅/石墨烯复合材料孔径的自由调控，已经成为当今研究的一个热点。

发明内容

本发明涉及一种介孔二氧化硅石墨烯多层复合材料，进一步而言是一种介孔二氧化硅/石墨烯/介孔二氧化硅复合材料及其制备，解决了现有技术中模板剂尺寸限制孔径的问题，实现对介孔二氧化硅/石墨烯复合材料孔径的自由调控。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种介孔二氧化硅/石墨烯/介孔二氧化硅复合材料，所述复合材料的为三层结构，从上至下依次为介孔二氧化硅、石墨烯、介孔二氧化硅。

上述介孔二氧化硅/石墨烯/介孔二氧化硅复合材料通过下述方法制备得到，其制备方法包括：

（1）将表面活性剂和催化剂溶解到水中，搅拌至澄清溶液；该澄清溶液中表面活性剂的浓度为0.5-20 wt%；将石墨烯片加入所述澄清溶液中，超声分散，继续搅拌，得到黑色溶液；

将硅源溶于有机溶剂中，得到有机溶液；其中硅源的浓度为2.5-30 wt%；

将所述有机溶液加入到所述黑色溶液的上层，形成上层油相，得到两相分层体系；

所述石墨烯片与硅源的质量比为0.0002-0.00095，表面活性剂与硅源的质量比为0.25-8.0；

（2）所述两相分层体系在温度35-70 ℃中反应；得到生长在石墨烯片两侧的介孔二氧化硅片；

（3）将步骤（2）的产物在惰性气体气氛下，从室温升至温度400-1000℃，去除其中的表面活性剂和石墨烯片表面的含氧基团，得到介孔二氧化硅/石墨烯/介孔二氧化硅三明治结构的纳米复合材料。

作为优选的技术方案，所述的表面活性剂选自季铵盐类阳离子表面活性剂中的一种或几种；包括但不限于十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵或十八烷基三甲基溴化铵。

作为优选的技术方案，所述的催化剂选自氨水、脂肪胺、醇胺、芳香胺、酰胺、芳香胺、脂环胺中的一种或几种；包括但不限于辛胺、十二胺、三乙醇胺、二乙醇胺。

作为优选的技术方案，溶液中所述催化剂的浓度为0.2-0.5 wt%。

作为优选的技术方案，所述的石墨烯片选自氧化石墨烯、还原氧化石墨烯、石墨烯中的一种或几种。

作为优选的技术方案，所述步骤（1）继续搅拌的时间控制在0.05-5 h。