[发明专利]微孔介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法

说明书

本发明涉及一种微孔介孔二氧化硅纳米粒子及其制备方法。采用双模板法，以原硅酸酯为硅源，以十六烷基三甲铵盐为主要模板剂，以碱性条件下具有负电性的双亲性分子作为辅助模板剂，以三乙醇胺为催化剂，以水为溶剂，制备单分散微孔介孔二氧化硅纳米粒子。本发明具有高比表面积，粒径、孔径、孔体积和孔形貌均可控，同时包含微孔和介孔，可独立或同时携载不同大小的分子或粒子。制备方法简单可控，未采用有毒溶剂，辅助模板剂可选范围较大，根据粒径、孔径、孔形貌和生物安全性等各方面的需要选择合适的辅助模板剂，获得理想的微孔介孔二氧化硅纳米粒子。本发明为制备各种粒径、孔径、孔体积和孔形貌的单分散二氧化硅纳米粒子提供了可行的途径。

技术领域

本发明涉及一种微孔介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法。

背景技术

大孔介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法及其在生物医药、吸附分离、储能和催化等各领域的应用一直是研究热点，尤其在药物和生物分子递送、肿瘤光疗、热疗和生物成像等生物医药领域的研究更是受到了极大的关注。Polshettiwar等人在2010 年最初报导了具有纤维状孔结构的大孔二氧化硅纳米粒子，由于这种大孔二氧化硅纳米粒子相比普通介孔二氧化硅纳米粒子，具有从内到外逐渐增大的中心放射状大孔道结构、高比表面积、可控的孔径和孔体积、可控的粒径、更好的入胞性能和更好的生物可降解性，因而能够更好的吸附、携载空间位阻较大的分子或粒子，如光敏剂、生物大分子和无机纳米粒子等，使其成为用于生物大分子递送和肿瘤联合治疗的理想材料。

大孔二氧化硅纳米粒子的制备方法目前主要有双乳液法和弱模板法。双乳液法是表面活性剂在油-水界面上自组装，然后引导硅源在其表面水解，并进一步持续生长。Zhang等人报导的弱模板法则是利用抗衡离子与硅前体竞争，形成具有星型孔形貌的大孔硅纳米粒子。此外，余承忠等人报导了阴离子辅助的树枝状大孔硅纳米粒子的制备方法。然而目前报导的制备方法大多是采用有毒的有机溶剂或有毒的辅助剂，并且在后处理过程中很难除净，因而不利于其生物应用。具有可控粒径、单分散的大孔二氧化硅纳米粒子的大规模绿色合成对于其在生物医药领域的应用极其重要。

中国专利CN108862289A公开了一种小粒径大孔径的介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，它是以表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)和1,3,5-三甲苯(TMB)共溶剂为模板，以四乙氧基硅烷(TEOS，Si(OC₂H₅)₄)和二甲基二乙氧基硅烷(DMDMS)为硅源。该介孔二氧化硅纳米粒子的氮吸附测试结果表明其不含微孔，但是TEM下其形貌不佳，分散不好。

发明内容

本发明的目的是提供一种新的微孔介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法，以十六烷基三甲铵盐为主要模板剂，以碱性条件下具有负电性的双亲性分子作为辅助模板剂，即采用双模板法，以原硅酸酯为硅源，以三乙醇胺为催化剂，以水为溶剂，制备单分散同时包含微孔和介孔复合孔的大孔二氧化硅纳米粒子。本发明操作工艺简单，通过改变辅助模板剂的种类和用量可以得到不同粒径的大孔二氧化硅纳米粒子；通过调整主要模板剂和辅助模板剂的比例可以实现孔径和孔体积可控；通过选择不同结构的辅助模板剂可以实现孔形貌可控。

本发明提供的一种新的微孔介孔二氧化硅纳米粒子的制备方法包括以下的步骤：

1）按计量将水、三乙醇胺混合，在70℃-90 ℃油浴条件下搅拌20-30 min，加入主模板剂继续搅拌0.5-1 h后，加入碱性条件下带负电性的双亲性分子作为辅助模板剂，保持温度和搅拌速度不变，继续反应2-3 h后加入硅源，反应20-30 min；

2）冷却至室温，产物经离心，15500 rpm，20 min，获得的产物用乙醇洗2次，除去残留反应物。产物进一步在甲醇和浓盐酸（体积比10:1）混合溶剂中于80 ℃回流6 h，重复三次，除去模板剂。

所述的主模板剂和辅助模板剂的质量比为1:0.1-0.4。