[发明专利]一种纳米磁性大孔二氧化硅复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新型介孔功能材料技术领域，具体涉及一种纳米磁性大孔二氧化硅复合材料及其制备方法。

背景技术

近些年来，磁性硅材料由于其独特的物理化学性质，在靶向药物载体，生物传感器，磁共振成像等生物医学领域受到越来越多的关注和研究。Lu研究小组[Lu Z Y，Dai J，Song X N，et al．Colloids and Surfaces A．2008，317，450-456]采用溶胶凝胶法水解TEOS形成二氧化硅初级颗粒，然后加入利用共沉淀法制备的Fe₃O₄纳米颗粒。该方法的溶胶凝胶的实际过程比较复杂，对反应条件敏感，最终得到的二氧化硅颗粒的形貌、结构和粒径大小易受反应条件的影响。Xu研究小组[Xu H，Cui L L，Tong N H，etal．J．Am．Chem．Soc．2006，128，15582-15583]采用化学共沉淀法制备了平均粒径为10nm的磁性颗粒，采用微乳液法制备出高饱和磁性强度的Fe₃O₄/PS/SiO₂复合微球。该方法得到的磁性二氧化硅复合颗粒形貌可控，粒径大小一致，单分散性较好，但是表面活性剂的引入使反应完成后难于清洗，后处理过程比较繁琐，很难用于大量磁性二氧化硅复合颗粒的制备。Vallet-Reg等[Arcos D，Vallet-regi M，et al．Chem．Mater．2007，19，3455-3463]采用气溶胶高温分解法制备介孔SiO₂磁性复合微球，该方法需要通过激光，火焰，加热炉等方法进行热处理制备纳米颗粒，过程繁复，不适应工业化生产。

发明内容

本发明采用F108(PEO₁₃₂PPO₅₀PEO₁₃₂)(EO环氧乙烯；PO环氧丙烯)等表面活性剂作为模板，在缓冲溶液中，使用两步法制备具有磁性的纳米磁性大孔二氧化硅复合材料，该材料具有均一的孔径，其孔径在50-120nm范围内，可调。

本发明的目的是提供一种纳米磁性大孔二氧化硅复合材料及其制备方法。

本发明提出的尺寸超小，孔径和内腔组成可调的纳米磁性大孔二氧化硅复合材料，一种纳米磁性大孔二氧化硅复合材料，其所用的磁性铁与硅源的摩尔比为0.04-0.2:1，其孔径在50-120nm范围内，可调。其中无机盐离子浓度在0.1-0.9可调。

本发明所述的一种纳米磁性大孔二氧化硅复合材料的制备方法，按照下述步骤进行：

（1）将一定量的硝酸钠溶解在去离子水中，同时加入柠檬酸三钠和氢氧化钠，搅拌得到澄清溶液，在搅拌下加入硫酸亚铁溶液，体系的反应温度为80℃，继续搅拌回流2h后，冷却至室温后，分别用水和乙醇洗涤若干次，40℃减压干燥即得磁性Fe₃O₄；

（2）将一定量的表面活性剂溶解在pH=6，浓度为0.2M的磷酸缓冲溶液中，同时加入无机盐，持续搅拌一段时间后，待形成稳定均一体系后，在搅拌下加入硅源和步骤（1）制备的磁性铁材料，体系的反应温度为40℃，继续搅拌8min后，在此温度下静置24h；

（3）水热，将步骤（2）制得的液体倒入聚四氟乙烯的水热釜中，在100℃条件下水热24h，冷却，将液体倒出进行抽滤，水洗，与室温条件下干燥；

（4）模板剂的去除，将干燥后的样品在乙醇中回流12h除去表面活性剂，制得本发明的产品。

其中步骤（1）其中各组分的摩尔比为：柠檬酸三钠：氢氧化钠：硫酸亚铁：硝酸钠：去离子水=1：4：2：200：2000；

其中步骤（2）所述的无机盐为无水硫酸钠、氯化钠、硝酸钠；

其中步骤（2）所述的硅源为正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯；

其中步骤（2）所述的表面活性剂为聚环氧乙烯（PEO）作为亲水嵌段，碳原子数目为10-25，环氧乙烯的聚合度为4-100，聚环氧丙稀（PPO）或聚环氧丁稀（PBO）作为疏水嵌段的嵌段高分子表面活性剂；其分子式为PEO_nPPO_mPEO_n，n=10-,25,m=50-80，或PEO_nPBO_mPEO_n，n=10-20,m=50-100。

其中步骤（2）中其中各组分的摩尔比为：表面活性剂：硅源=0.01-0.04:1；四氧化三铁：硅源=0.04-0.2:1；无机盐的离子浓度=0.1-0.9。