[发明专利]一种含大间距花状内核的二氧化硅蛋黄-蛋壳结构材料及其制备方法

说明书

本发明公开一种含大间距花状内核的二氧化硅蛋黄‑蛋壳结构材料及其制备方法，步骤如下（1）将CTAB和PVP充分溶于水与乙醇混合溶液，使其形成透明均一溶液；（2）将TEOS分散在环己烷中；（3）将步骤（2）中的混合物加入到步骤（1）中的溶液中，并加入氨水，通过搅拌得到白色悬浮液，然后将白色悬浮液放入进行溶剂热处理；（4）将（3）中经过溶剂热处理的白色沉淀进行过滤，洗涤，干燥，研磨后，煅烧即得。本发明制备的二氧化硅材料分散均匀，粒径为500~650 nm，壳层厚度为25 nm，蛋黄‑蛋壳间距为100~200 nm，蛋黄为花状结构，大小为300~450nm且具有丰富的孔道结构。同时，该材料空腔体积较大，使其广泛应用于酶催化、物质的吸附等领域。

技术领域

本发明涉及一种含大间距花状内核的二氧化硅蛋黄-蛋壳结构材料及其制备方法，属于纳米材料合成技术领域。

背景技术

近年来，介孔二氧化硅在纳米材料科学领域引起人们的广泛关注，因其具有非常高的化学稳定性和生物相容性，并且孔径可调、形貌可控、合成方便、成本低廉等优点，使其在大分子吸附和分离、酶催化、化学传感器、药物控释以及环境保护等诸多领域表现出其他多孔材料无可比拟的优越性和应用潜力。其中，蛋黄-蛋壳结构二氧化硅不但具有介孔二氧化硅的优势，提供大的孔容和均一的孔径分布，而且内部中空部分为客体分子创造了一个与外部相隔离的环境，另外核和壳的性质和功能也容易得到优化。

迄今为止，在蛋黄-蛋壳结构的二氧化硅合成中，一种常用的方法是把两层不同的壳包覆在预先制备的核的外面，然后刻蚀掉里层的壳之后才得以形成蛋黄-蛋壳结构。这种方法包覆及刻蚀过程较为复杂、不易控制、费时且很难实现核、壳大小的可控性，而且在壳的周边经常会形成一些小的纳米粒子。

专利CN102381715 A公开了一种大孔壁笼形二氧化硅空心球及其制备方法，具体合成步骤是：(1)先采用溶胶凝胶法合成实心二氧化硅球，再将硅源和有机硅烷偶联剂包覆于所述二氧化硅实心球的表面，得到实心核-介孔壳结构的二氧化硅球；(2)将步骤(1)所得的实心核-介孔壳结构的二氧化硅球分散到pH值为8.0-13的碱溶液或pH值为1.0-5.0的酸溶液中，于25℃～250℃下反应，收集产物；(3)将步骤(2)所得产物用去离子水和乙醇反复洗涤、离心分离后，烘干，最后通过煅烧去除有机硅烷偶联剂后得到大孔壁笼形二氧化硅空心球。该专利制得二氧化硅空心球采用了硬模板法，实验步骤较为复杂、费时。

专利CN103193237 A公开了一种蛋黄-蛋壳结构的介孔二氧化硅及其制备方法，具体合成步骤是：(1)将表面活性剂溶于含氨水的乙醇和水的混合溶液，在10～50℃条件下将正硅酸四乙酯和1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷加入到上述溶液中，反应3～24h，生成白色二氧化硅沉淀；(2)将步骤(1)所得的二氧化硅沉淀离心、水洗，转移至水中制得二氧化硅分散液，在20～90℃条件下放置1～150h；(3)将步骤(2)所得的产物离心、水洗、转移至50～200uL浓盐酸和100～400mL乙醇混合溶液中，在40～60℃条件下加热1～10h去除表面活性剂，最终得到蛋黄-蛋壳结构的介孔二氧化硅。该专利制得的二氧化硅蛋黄-蛋壳结构是通过两种硅源缩合形成实心二氧化硅球后，通过刻蚀去除二氧化硅中间低缩合度的疏松层、去除表面活性剂得到的。该方法实验过程较为复杂，并且刻蚀过程不易控制，很难实现对材料的蛋黄、蛋壳的尺寸控制，并且蛋黄结构为规则球形，不利于增大材料的比表面积，同时表面光滑不利于负载或控释客体分子。

综上所述，有必要进一步研究新的方法来制备结构新颖的含大间距花状内核二氧化硅蛋黄-蛋壳结构材料，以扩大其应用范围。

发明内容