[发明专利]一种介孔二氧化硅纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于二氧化硅材料的制备领域，特别涉及一种介孔二氧化硅纳米材料的制备方法。

背景技术

近年来，介孔二氧化硅纳米材料受到极大的关注已经成为当前研究的热点材料之一。介孔二氧化硅具有优异的生理性能，如毒性低，生物相容性高，药物负载率高，可渗透性高，易于负载和释放客体分子，因而其广泛应用于药物释放，基因转运，磁共振成像，荧光成像，以及构建多种功能的纳米平台的载体。据报道，二氧化硅纳米材料的形貌，内部结构，表面特性以及孔的尺寸对其性能会产生很大的影响。例如，二氧化硅纳米颗粒的尺寸影响其细胞吞噬率与细胞毒性（ACS Nano2010,4,5301.）；小白鼠体内实验表明，较短的介孔二氧化硅棒比较长的二氧化硅棒更易从体内排除（ACS Nano2011,5,5390.）；介孔空心二氧化硅作为药物载体，其孔的大小影响其药物释放速率与药物释放量（ACS Nano2011,5,9788.）；二氧化硅壳的厚度影响其包裹的气敏材料的气敏性能（Adv.Funct.Mater.2007,17,1743.）；二氧化硅包裹Au（J.Am.Chem.Soc.2003,125,2384.）,Fe₃O₄（ACS Nano2010,4,529.）形成具有多种功能的核壳或者蛋黄-壳结构材料，应用于肿瘤的诊断与治疗；二氧化硅包裹空心SnO₂（J.Am.Chem.Soc.2011,133,21）提高了其作为锂离子电池的循环稳定性。因此，可控制备不同形貌，内部结构与孔尺寸的二氧化硅纳米材料对改善与提高材料的细胞毒性，体内排出，药物释放，气体敏感度等性能具有重要的意义。

当前，在可控制备不同形貌，内部结构与孔尺寸的二氧化硅纳米材料方面的研究已经取得了很大的进展。其中以表面活性剂作为软模板来可控制备二氧化硅纳米材料是最常用的一种方法。单个表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）（ACS Nano2011,5,5717.）与PVP（J.Am.Chem.Soc.2011,133,2346.）应用于制备不同长径比的二氧化硅纳米棒，但是这种方法难以制备更加复杂的结构（如：空心，蛋黄-壳结构）。两种表面活性剂的组合也广泛应用于制备二氧化硅纳米材料上，如CTAB与十二硫醇用于制备层级结构的介孔二氧化硅纳米颗粒（Langmuir2010,26,13556）；CTAB与全氟辛酸组合制备蚕茧状的多重壳的空心介孔结构（Angew.Chem.Int.Ed.2007,46,8579.）；CTAB与聚苯乙烯-聚甲基丙烯酸组合制备双重介孔二氧化硅核壳纳米颗粒，其中核具有较大尺寸的介孔，壳具有较小尺寸的介孔（J.Am.Chem.Soc.2010,132,15144.）。然后，上述两种表面活性剂组合作为软模板的方法，只适合于制备特定的形貌与结构的体系，难以制备更加多样的形貌与复杂结构的介孔二氧化硅纳米材料，并且所使用的表面活性剂很复杂。因此人们期望能够发展一种以常用表面活性剂和助表面活性剂组合作为软模板可控合成形貌丰富、内部结构复杂的二氧化硅纳米材料的简单方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种介孔二氧化硅纳米材料的制备方法，该发明用一种简单方法来一步控制合成形貌丰富与内部结构复杂的二氧化硅纳米材料，制备的不同形貌、内部结构与孔尺寸的二氧化硅纳米材料对改善与提高材料的细胞毒性，体内排出，药物释放，气体敏感度等性能具有重要意义。

本发明的一种介孔二氧化硅纳米材料的制备方法，包括：

（1）将表面活性剂、助表面活性剂、碱和水，混合，温和搅拌使其溶解，形成均一的溶液，避免搅拌速度过快而产生大量泡沫，然后加热30-100°C，搅拌0.5-1h；

（2）将硅源逐滴滴加到上述溶液中，继续搅拌2-4h，离心、洗涤去除表面活性剂和助表面活性剂，真空干燥，即得介孔二氧化硅纳米材料，其中表面活性剂、助表面活性剂、碱、水、硅源加入量的比例为100mg：0.1-100mg：0.1-100mg：1-100mL：0.01-10mL。

所述步骤（1）中的表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵CTAB或十六烷基三甲基氯化铵CTAC。

所述步骤（1）中的助表面活性剂为十二醇。

所述步骤（1）中的碱为NaOH、KOH、Na₂CO₃或NaHCO₃。

所述步骤（2）中的硅源为正硅酸四乙酯TEOS或正硅酸四甲酯TMOS。

所述步骤（2）中洗涤所用试剂为乙醇。