[发明专利]一种铃铛型磁性介孔硅球吸附剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铃铛型γ-Fe₂O₃/介孔硅球磁性复合物吸附剂的制备方法，属环境材料制备技术领域。

背景技术

介孔硅纳米颗粒是理想的药物传输、药物分离的具有较好生物兼容性的材料。它们具有均一的粒径、大比表面积，较大的孔容以及很好的表面修饰特性，被广泛用于现代药物分离分析中。近年来中空的介孔硅球在性能上除了以上特点外，大的空腔和外壳上垂直的孔道使它们具有更优异的药物分离和担载的能力。

为了便于吸附剂的分离，超顺磁性金属氧化物MO(M=Fe、Co和Ni)纳米粒子是理想的基质材料。磁性金属氧化物与介孔硅球的复合实现了基质的超顺磁性与包覆层介孔硅的吸附性能的结合，可实现在外磁场辅助下将目标药物分子与母液迅速分离。裸露的磁性金属氧化物纳米粒子由于尺寸效应在使用中易团聚、且在强酸性条件下易腐蚀。2011年吴慧霞课题组，合成了200纳米小尺寸Fe₃O₄/介孔硅纳米微球用于抗癌细胞的磁共振成像分析。近期，我们利用直径接近600纳米的大尺寸γ-Fe₂O₃为核，对其进行无定形硅和介孔硅的双层包覆。随后在水热条件下无定形硅再次水解，形成了一个空腔，从而一定程度上增加了吸附剂的吸附容量。目前对以大尺寸γ-Fe₂O₃为核，包覆介孔硅用于抗生素药物类吸附分离的吸附剂尚未有报道。

四环素与磺胺二甲嘧啶是抗生素药物类2种典型的抗生素。多用于外科手术、控制疾病传播等领域中。然而由于人们在动物饲养和疾病控制过程中的滥用，大量抗生素随着动物的排泄物排到环境中，它们的存在不可避免地对环境甚至人类健康产生了极大的破坏作用。因此实时监测和分离去除环境中的抗生素类药物已是摆在我们面前刻不容缓的问题。考虑到中空介孔的吸附优异型以及γ-Fe₂O₃的永磁及热稳定性，中空铃铛型γ-Fe₂O₃/介孔硅球磁性复合物吸附剂将会是一类新型吸附剂，并不断在药物分离领域发挥不可替代的作用。

 

发明内容

本发明通过选择性刻蚀过程，利用介孔硅将大尺寸纳米γ-Fe₂O₃粒子包覆，获得中空磁性介孔硅微球复合材料。合成的材料被用作吸附剂快速分离水体中四环素和磺胺二甲嘧啶2种抗生素。

本发明采用的技术方案是，一种铃铛型磁性介孔硅球吸附剂的制备方法，按照下述步骤进行：

（1）多孔γ-Fe₂O₃的合成

将六水合氯化铁/乙二醇质量与体积比为(1.2-1.5)/(40-50)的比例将六水合氯化铁溶于乙二醇中，随后加入无水乙酸钠和十二烷基硫酸钠，得到的混合液在剧烈搅拌下得到均匀溶液后转入反应釜中；反应釜置于200摄氏度下烧10小时；得到的黑色产物用磁铁分离后，再用无水乙醇和去离子水洗涤几次，然后于真空干燥至恒重；最后将黑色粉末置于380-400摄氏度的管式炉中在氮气保护下煅烧3-4小时，收集得到多孔γ-Fe₂O₃纳米颗粒；

（2）多孔铃铛型γ-Fe₂O₃/介孔硅球的制备

按多孔γ-Fe₂O₃与异丙醇质量与体积比为(0.3-0.4)/(50-55)的比例称取多孔γ-Fe₂O₃纳米颗粒分散于异丙醇中，后加入蒸馏水搅拌均匀；超声分散15-20分钟后，按γ-Fe₂O₃/氨水/正硅酸四乙酯质量比为1/(15-16)/(2.3-2.4)，加入氨水和正硅酸四乙酯；置于室温下搅拌反应24小时；随后得到的颗粒用磁铁分离后重新分散在体积比为1/(6.25-6.5)/(0.35-0.4)的水/乙醇/氨水溶液中.按多孔γ-Fe₂O₃/正硅酸四乙酯/十六烷基三甲氧基硅烷质量体积比为1/(6.5-6.7)/(2.0-2.1)逐滴加入正硅酸四乙酯和十六烷基三甲氧硅烷于上述混合溶液，最后在搅拌下室温反应8小时；得到的红棕色粉末在外在磁场下分离，用无水乙醇洗涤数次后重新分散在1.0 mol/L的氨水中并置于反应釜中180摄氏度水热反应24小时，红棕色粉末再置于550摄氏度马弗炉中煅烧6-8小时得到最终产物。