[发明专利]一种囊泡状介孔二氧化硅的合成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种通过阴阳离子表面活性剂复配合成新型囊泡状介孔二氧化硅的合成方法，属于材料合成技术领域。

背景技术

自美国Mobil公司的科学家们首次运用纳米结构自组装技术，以季铵盐阳离子表面活性剂为模板合成具有可调孔径的MCM-41介孔材料以来，介孔材料的制备及其在各领域的应用便引起了人们的广泛关注。利用表面活性剂复合模板制备的有序介孔材料，因具有较高的比表面积、较大的孔容及均一可调的孔道结构，其孔道表面可进行物理吸附或新的化学修饰，通过固定一些功能分子而形成新的功能材料，因此，它被广泛应用于酶的固定及吸附、生物催化、药物的包埋及控释、传感器等领域。

国内外最早报道的介孔材料为M41S系列，近年来广泛研究的有SBA、MAU、MAS系列等。囊泡状介孔二氧化硅除了具有一般介孔材料的特性之外，还具有较强的机械强度、较高的热稳定性和水热稳定性，所以吸引了大量相关科学家对此材料的研究兴趣。制备囊泡状介孔材料可以选择聚合物微球、油包水乳状液作模板，也可以利用不同的表面活性剂作模板。例如有的文献报道过用单一表面活性剂作模板制备囊泡状介孔二氧化硅(RanaRK,MastaiY，Gedanken A.Adv.Mater.,2002,14(19)：1414-1418），还有的报道过复合模板法制备囊泡状介孔二氧化硅(Yang B,Edler K,Guo C,Liu H Z.Microporous Mesoporous Mater.,2010,131(1-3)：21-27)。通过各种研究报道，具有特殊结构的表面活性剂特别是嵌段共聚物及阴阳离子表面活性剂的复配体系作模板剂，更容易合成具有较高比表面积、较大孔体积和较厚层间距，较强热稳定性和水热稳定性的囊泡状介孔二氧化硅材料。特别其在多领域如生物成像、传感器、药物控释、光存储器及光收集器等的广泛应用而得到高度关注，成为研究热点之一。

专利CN101638238A公开了一种形貌和结构可控的含有有序介孔孔道的二氧化硅纳米材料的制备方法，该方法包括以下步骤：1).取0.1～0.3克十六烷基三甲基溴化铵溶于80～110毫升蒸馏水中，搅拌形成均一溶液；2).将0.2～0.4毫升浓度为5摩尔/升的氢氧化钠溶液，加入到步骤1)得到的溶液中，快速搅拌形成透明无色溶液；3).将0～0.2克琥珀酸二异辛酯磺酸钠加入到步骤2)得到的溶液中，升温至75～85摄氏度，快速搅拌形成透明无色溶液，得到稳定的体系；4).将1～2毫升四乙氧基硅烷加入到步骤3)得到的溶液中，搅拌反应；5).将步骤4)得到的产物过滤，水洗，并在60～80摄氏度的空气中干燥；6).将步骤5)得到的产物在500～600摄氏度的条件下煅烧，得到形貌和结构可控的含有有序介孔孔道的二氧化硅纳米材料。该专利制得的囊泡较小，孔壁较薄，且需要75～85摄氏度条件下制备。

专利CN101786639A公开了一种介孔二氧化硅分子筛及其制备方法。具体合成步骤是:1)将非离子表面活性剂、硅源、水按摩尔比为(0.01～0.1)∶(300～500)∶(1～3)混合,用酸将溶液pH值调至1.0～3.0,在20～80℃下搅拌1～3小时形成溶胶混合物;2)步骤1得到的溶胶混合物在室温搅拌下,加入碱性缓冲溶液,调节溶液pH值到5～7.5,即得到白色二氧化硅沉淀;3)将步骤2中的沉淀产物在500～600℃高温下焙烧3～5小时后,即得到白色介孔二氧化硅材料。该专利提供的是绿色仿生合成方法，是用单一非离子表面活性剂作模版合成介孔二氧化硅材料，需加入助表面活性剂和助溶剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种通过阴阳离子表面活性剂复配合成囊泡状介孔二氧化硅的合成方法，该方法工艺简单，无需加入助表面活性剂和助溶剂，重复性好，成本低，能获得形貌较大的囊泡。

本发明采取的技术方案为：

一种囊泡状介孔二氧化硅的合成方法，包括步骤如下：

（1）改为按质量比SDS:CTAB:TEOS:H₂O=1：(2.2-2.4)：(15.5-16.0)：100称取十六烷基三甲基溴化铵CTAB、十二烷基硫酸钠SDS、正硅酸乙酯TEOS、去离子水；

（2）将十二烷基硫酸钠和十六烷基三甲基溴化铵先后溶解在去离子水中形成白色溶液，搅拌2-3h后，在搅拌状态（在350–370rpm范围内）加入正硅酸乙酯（浓度不小于98%），20–30℃继续搅拌24h，然后转移到聚四氟乙烯高压水热釜中在90–120℃条件下老化24h；