[发明专利]一种超顺磁性中空-介孔纳米硅管、制备方法及其应用

说明书

本发明提供了一种超顺磁性中空‑介孔纳米硅管的制备方法，包括以下步骤：S1，采用反向微乳液法合成镍‑肼复合物，然后直接在反应液中加入硅源，硅源沉积在镍‑肼复合物表面，最后通过稀盐酸溶解镍‑肼复合物得到中空‑介孔纳米硅管；S2，在无水无氧条件下在多元醇体系中，采用高温热解法制备氧化铁颗粒修饰层，获得所述超顺磁性中空‑介孔纳米硅管。该合成方法简单，高效、粒径高度均一以及尺寸可控。

技术领域

本发明涉及一种超顺磁性中空-介孔纳米硅管、制备方法及其应用，属于纳米材料技术领域。

背景技术

中空介孔的无机纳米材料作为一种纳米反应器，被广泛的应用在各个领域中。这种材料的内部空腔可用于捕获吸附、分离、催化、药物缓释、化学传感等；外部表面经过不同的功能化修饰，如连上分子配体等可靶向特定的部位。介孔材料一般是通过模板法合成，根据模板物质的不同，介孔材料的合成方法分为硬模板法和软模板法两类，硬模板法主要是利用结构已经完全固定的多孔固体材料作为模板，前驱体在这种限制空间内进行组装和生长的过程，前驱体的水解和缩聚不需要严格的控制，模板剂的结构在材料的合成过程当中也不发生变化。相对于硬模板法而言，应用比较普遍的是软模板法，一般选取两亲性的表面活性剂为模板，表面活性剂和无机组分之间相互作用，复制出表面活性剂的反相，起模板剂作用。但是这些方法都需要繁琐的步骤，包括先生成棒状模板，然后在棒状模板表面包上一层二氧化硅，最后通过选择性刻蚀去掉模板。由于这种可精确控制尺寸和长径比的牺牲模板很难得到，因此极大的限制了这种中空-介孔纳米硅管的应用。另外模板不具备金属亲和性，导致颗粒包覆密度低，磁响应差；多数方案需额外进行模板的表面基团改性，以及额外制备用于组装的超顺磁纳米颗粒。

超顺磁氧化铁纳米颗粒具备优良的生物相容性，并能在外加磁场作用下实现目标分子的靶向富集，因而在生物分子的分离纯化、细胞分选、疾病标志物体外诊断以及环境污染物富集以及监测等方面有着巨大的应用潜力。但由于单一Fe₃O₄纳米颗粒的磁响应能力很弱，很难在外加磁场作用下实现快速、有效的富集。以小尺寸(小于10nm)氧化铁纳米颗粒形成团簇结构或修饰到纳米模板表面是提高磁响应性能同时保持超顺磁特征的有效途径。将磁性纳米颗粒与模板表面通过配位作用、共价偶联或静电吸引等方式结合均可获得均一性好并且尺寸可控的超顺磁复合纳米球，但目前仍存在模板表面磁颗粒负载密度低、材料修饰-组装过程复杂等问题。

发明内容

本发明提供了一种一种超顺磁性中空-介孔纳米硅管、制备方法及其应用，可以有效解决上述问题。

本发明是这样实现的：

一种超顺磁性中空-介孔纳米硅管的制备方法，包括以下步骤：

S1，采用反向微乳液法合成镍-肼复合物，然后直接在反应液中加入硅源，硅源沉积在镍-肼复合物表面，最后通过稀盐酸溶解镍-肼复合物得到中空-介孔纳米硅管；

S2，在无水无氧条件下在多元醇体系中，采用高温热解法制备氧化铁颗粒修饰层，获得所述超顺磁性中空-介孔纳米硅管。

作为进一步改进的，步骤S1具体为：将Brij 58溶于环己烷中，升温至45～55℃，加入浓度为0.6～1.0M的NiCl₂溶液，搅拌均匀，滴加水合肼，反应2.5～3.5h，再加入二乙胺和TEOS，继续搅拌反应1.5～2.5h，最后离心并用异丙醇清洗若干遍，得到的产物溶解于0.8～1.2M的稀盐酸溶液中得到中空-介孔纳米硅管。

作为进一步改进的，步骤S2具体为：将步骤S1得到的中空-介孔纳米硅管溶于乙醇，再加入乙酰丙酮铁和多元醇，在真空条件下，升温至65～75℃并保持15min以上以除去乙醇，通入惰性气体后升温至200～220℃并搅拌1.5～2.5h，继续升温至280～290℃并搅拌1～1.5h，冷却至室温，加入丙酮后用磁铁分离即得所述的超顺磁性中空-介孔纳米硅管。

作为进一步改进的，在步骤S1中，得到的中空-介孔纳米硅管后还需分散在乙醇中。