[发明专利]高分散、高比表面积、大孔容SiO2空心球的合成方法

说明书

技术领域

本发明属于微孔/介孔分子筛材料技术领域，涉及一种高分散、高比表面积、大孔容孔SiO₂空心球的合成方法。

背景技术

自从1992年MCM-41型介孔SiO₂分子筛被Mobil公司的科学家合成出以来(Nature 1992，359，(6397)，710-712.)，介孔SiO₂材料由于具有高的比表面积、大的孔容、均一的孔道结构，在化工催化、医药、纳米生物技术等领域显示出广阔的应用前景。2001年研究人员发现MCM-41型介孔SiO₂具有高效的药物存储和缓释性能(Chem.Mat.2001，13，(2)，308-311)。后续研究进一步发现介孔SiO₂具有良好的生物相容性。因此介孔SiO₂是良好的药物载体，并在重大疾病的早期诊断和治疗中发挥出独特的优势(Adv.Funct.Mater.2007，17，(8)，1225-1236)。在各种形貌的介孔SiO₂中，高度分散、粒径可控的介孔SiO₂空心球无疑是最有实用价值的药物载体。它具有以下优点：(1)介孔壳层具有高的比表面积，大的孔容和均一的孔径分布；(2)大的空心部分具有高的物质担载量，可以担载药物、DNA、各种催化剂等；(3)易于改性的表面硅羟基容易整合其它的功能无机纳米粒子或者有机分子，从而得到多功能的杂化复合物。

传统的合成介孔SiO₂空心球的方法包括各种软/硬模板法，如PS球、Fe₃O₄纳米粒子、微乳液、表面活性剂等被用来作为空心部分的模板(J.Mater.Chem.2008，18，(23)，2733-2738；Microporous Mesoporous Mat.2008，112，(1-3)，147-152.)。合成工艺包括在各种软/硬模板上沉积上介孔SiO₂壳层后，通过煅烧、萃取等方法除去模板，得到介孔SiO₂空心球。然而，上述这些方法步骤繁琐、合成条件苛刻、煅烧除去有机模板时(如PS球等)会产生大量的有害气体、且得到的空心球团聚现象严重，这极大地限制了介孔SiO₂空心球的应用。特别是作为载体用于药物的传输，团聚现象是必须要克服的缺点。据报道团聚后的纳米粒子极容易被人体的物理屏障堵塞，从而不能把药物传输到靶向部位。此外，制约介孔二氧化硅空心球应用的关键因素之一是缺乏一种工艺简单、低成本、无环境污染、可批量生产的新技术。鉴于以上介孔SiO₂空心球存在的缺点与制备工艺的急需改进，本发明采用简单的水热法后处理得到了高度分散、粒径可控、高比表面、大孔容、均一的孔径分布的介孔SiO₂空心球。本发明合成工艺简单易行、无任何污染、产量高、仅需要简单的水热反应即可实现空心结构的构筑、成本低、效率高、易工业化生产，具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种制备高度分散、粒径可控、高比表面积、大孔容、均一孔径分布的介孔SiO₂空心球的方法，以解决现有技术中存在的步骤繁琐、条件苛刻、团聚现象严重、易产生环境污染等问题。本发明的制备工艺简单易行、无污染、产量高、成本低、效率高、得到的介孔SiO₂空心球分散性好、比表面积高、孔容大、孔径分布均一可调，有利于药物以及催化剂在其中的高效担载，是极具应用前景的药物和催化剂载体之一。

本发明提供的一种简单的、环境友好的方法合成出具有高度的分散性、高的比表面积、大的孔容、可控的粒径以及均一的孔径分布的介孔SiO₂空心球，工艺过程表述如下：

(1)实心核/介孔壳SiO₂纳米球的合成：一定量的无水乙醇，去离子水和氨水混合，在20-40℃的条件下搅拌一段时间后；快速加入一定量的正硅酸乙酯，磁性搅拌一定的时间；将一定量的正硅酸乙酯和十八烷基三甲氧基硅烷均匀混合后，迅速加入上述溶液，磁性搅拌一段时间，产物离心后待用。