[发明专利]一种单分散大孔径的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法

说明书

本发明的一种单分散大孔径的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，所述介孔二氧化硅纳米粒子是以表面活性剂为模板，乙醇(EtOH)或其他小分子醇为助溶剂，以四乙氧基硅烷(TEOS)为硅源，氢氧化钠(NaOH)为催化剂制备得到传统的介孔二氧化硅纳米粒子，并在水热条件下用乙醇和酸的混合溶液进行后处理得到的。制得的介孔二氧化硅纳米粒子具有粒径较小、具有单分散性、孔径较大、比表面积高等优点。在催化负载，生物医药，化工工业等领域具有重要的应用前景。

技术领域：

本发明属于纳米材料制备技术领域，具体涉及一种单分散大孔径的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法。

背景技术：

介孔二氧化硅纳米粒子由于其具有高的比表面积、均匀的介孔结构、可调的孔径、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面和可控的形态等优点受到人们的广泛关注。其独特的优点使其生物医学、催化负载、大分子或离子的吸附分离等领域展现出广阔的应用前景。

控制介孔二氧化硅纳米粒子的介孔结构，尤其是孔径的调节是此领域的一个研究热点。目前，利用使用阳离子表面活性剂如十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)制备仍是制备介孔二氧化硅纳米粒子的主要途径，但所得粒子一般分布不均、粒子之间团聚、孔径偏小(～2.7nm)[Chunxiang Lin,Shizhang Qiao,Chengzhong Yu,Microporous and MesoporousMaterials,2009(117),213-219]，而较大的孔径和孔体积，可以用于装填更大、更多的分子及有利于快速传质等。因此，制备大孔径介孔二氧化硅纳米粒子备受关注。目前扩孔的方法有多种，主要是采用有机试剂(例如，均三甲苯等)作为扩孔剂[Jixi Zhang,Xu Li,JessicaM.Rosenholm,Hong-chen Gu.Journal of Colloid and Interface Science,2011,361,16-24]，有机助剂分子进入胶束的疏水区，扩大表面活性剂胶束尺寸从而得到较大孔径的介孔材料。但是，现有方法仍然存在诸多问题：介孔二氧化硅纳米粒子孔径仍然偏小(低于6nm)，粒径分布不均，方法不够环保等。而利用其它方法，如采用长链有机烷类作为膨胀剂[Kun-Che Kao,Chung-Yuan Mou，Microporous and Mesoporous Materials,2013,169,7-15]，改变表面活性剂组成等方法扩孔[K,Kobler J,Bein T.Advanced FunctionalMaterials,2010,17(4):605-612]，很难保证粒子均匀的形貌，且孔径提高非常有限(低于3nm)；采用后处理等方法扩孔[Abdelhamid Sayari,Michal Kruk,Mietek Jaroniec,andIgor L.Moudrakovski,Advance Material,1998,10,No.16]，虽然可以得到孔径较大的粒子(11nm)但是处理时间太长(3-7天)，而又不能保证粒子的单分散性。

发明内容：

本发明的目的是克服上述现有技术存在的不足，提供一种单分散大孔径的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法。本发明制备的介孔二氧化硅纳米粒子具有粒径均匀，孔径较大，比表面积较高，具有单分散性等优点，在生物医药、化学工业、功能材料等领域具有重要的应用前景，为生物学等领域的发展提供新的可能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种单分散大孔径的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

(1)按摩尔比，硅源：阳离子表面活性剂：催化剂：水＝1:(0.12-0.15):(0.18-0.31):1191，备料；将水、助溶剂、催化剂和阳离子表面活性剂四者按比例混合，形成混合溶液，其中，助溶剂与四者混合总质量比为0～0.15，将所得混合溶液于搅拌下升温至40-80℃，加入硅源，在500-700r/min转速下搅拌反应1-3h，完成反应后获得反应产物混合溶液；待反应产物混合溶液冷却至室温，分离洗涤得到白色沉淀，所述的白色沉淀为二氧化硅纳米粒子；