本发明专利技术涉及一种具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒的制造方法，属于纳米功能材料制造领域。本发明专利技术的特征是采用三羟基硅基乙酸钠水溶液（简称为CES，25wt%）为制造具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒的关键原材料，以表面活性剂CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）为模板剂，碱性环境下与TEOS（正硅酸乙脂）在适当的反应条件下反应，即制得具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种，属于纳米功能材料制造领域。
技术介绍
自从1992年《自然》杂志报道美孚公司首次合成MCM-41系列介孔材料以来(Nature, 1992，vol359，pp710_712)，介孔材料由于其具有孔径可在2_50纳米范围可调、孔道有序、比表面积大等优点，在催化、吸附、敏感、分离等领域具有良好的应用前景，因而备受人们的关注，相关研究正蓬勃开展。介孔材料的形貌多样，主要包括二维六方、三维六方、三维立方结构等。在具有各种形貌的介孔材料中，介孔氧化娃纳米颗粒(MSNs, mesoporoussilica nanoparticles)的颗粒尺寸小于100纳米，比表面积通常大于1000m2/g,孔容量约为0.9cm3/g,孔径在2~6纳米之间可调，已经在生物医药、催化、分离以及光学等前沿科学研究领域受到广泛关注(Chem.Soc.Rev.，2012，vol41, pp2590 - 2605)。纯介孔氧化硅纳米材料由于孔壁是无定形的，其水、热稳定性较差，且由于硅氧四面体为一电荷平衡体系，因此纯硅的骨架中的晶格缺陷少，酸碱度较弱，孔表面的化学、物理可调性交底，因此介孔氧化硅的应用受到限制，对介孔氧化硅进行功能化是一种扬长避短的有效方法。介孔氧化硅的纳米孔道中引入有机功能团后，在保持其原有组织结构性能的同时，通过有机基团的疏水作用，可以提高介孔氧化硅的水热稳定性，通过改变有机基团的种类和负载量，可以调节表面活性剂中的可接近性和数量，从而对介孔氧化硅的界面性质进行调控，包括亲水性、疏水性、客体分子的连接性以及化学反应性等。对介孔氧化硅纳米颗粒进行有机官能团修饰，使其具有有机基团功能化，已成为介孔材料研究的一个热点(化学进展，2008, vol20,pp33-41)o例如,对介孔氧化娃纳米颗粒进行羧基功能化，同时保持材料的高比表面积，则可以为药物缓释及化学传感器提供一种关键原材料。目前，对二氧化硅基介孔材料进行有机基团功能化的方法主要有三种:后嫁接法、有序有机硅法和共缩聚法。后嫁接法，是先制备介孔氧化硅，然后通过带有有机基团的硅烷偶联剂，与介孔氧化硅表面的羟基反应，在其表面接枝上有机基团，从而得到有机功能化的介孔氧化硅。有序有机硅法，是在介孔的孔壁内引入有机基团，介孔氧化硅的骨架氧桥被有机基团取代，形成有机基团和硅交替排列，均匀分布在骨架内的有机-无机介孔氧化硅材料。共缩聚法，即在模板剂作用下，硅源(常用的是正硅酸乙酯，简称TE0S)与含有特定基团的有机基团的硅源同时加入，一步合成有机功能化的介孔氧化硅。相较于另两种方法，共缩聚法具有制造简单以及步骤灵活等优点，是未来的主要发展方向之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于共缩聚法制造具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒的方法。制备过程的原理是:碱性环境下，采用表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，以三羟基硅基乙酸钠水溶液为关键原材料，与正硅酸乙脂在适当的条件下反应，即制得具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒；包括以下步骤:I)将CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)的水溶液与碱性水溶液进行混合；2)在步骤I)所述的混合溶液中加入TEOS (正硅酸乙脂)和CES (三羟基硅基乙酸钠水溶液)，进行混合反应；3)分离出白色固体产物，然后干燥； 4)萃取去除固体产物中的CTAB，再经过滤、洗涤以及干燥，即制得具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒。较佳的，步骤I)所述的碱性水溶液为NaOH水溶液；较佳的，步骤2)所述三羟基硅基乙酸钠水溶液中三羟基硅基乙酸钠的重量百分含量为25wt% ；较佳的，步骤2)中所述的混合反应的温度范围为7(T90°C ；优选的，步骤2)中所述的混合反应的温度为80°C ；较佳的，步骤3)所述的干燥气氛为空气；较佳的，步骤4)所述的萃取的萃取剂为酸性的醇溶液；优选的，步骤4)所述的萃取的萃取剂为酸性甲醇溶液；较佳的，以十六烷基三甲基溴化铵的水溶液、氢氧化钠水溶液、正硅酸乙酯和三羟基硅基乙酸钠水溶液的总重量为基准计，各组分的重量百分含量为:三羟基硅基乙酸钠的含量以ω表示，0< ω≤0.03wt% ;十六烷基三甲基溴化铵lwt%~2.5wt% ；Na0H0.04wt%~0.lwt% ;正娃酸乙月旨0.5wt%~2wt% ；较佳的，所述各种溶液的配制均用去离子水；本专利技术制造的产品目前主要用于生物医药及高性能化学传感器。本专利技术的优点在于:易于操作、造价低廉、可以批量生产、方法先进，且在国内外的文献中未有报道。【具体实施方式】以下通过特定的具体实例说明本专利技术的技术方案。应理解，本专利技术提到的一个或多个方法步骤并不排斥在所述组合步骤前后还存在其他方法步骤或在这些明确提到的步骤之间还可以插入其他方法步骤；还应理解，这些实施例仅用于说明本专利技术而不用于限制本专利技术的范围。而且，除非另有说明，各方法步骤的编号仅为鉴别各方法步骤的便利工具，而非为限制各方法步骤的排列次序或限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
的情况下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。实施例1:①称取0.5克CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)，加入240毫升去离子水，在80°C温度下搅拌溶解；②待CTAB完全溶解后，加入1.75毫升NaOH水溶液(浓度为2摩尔/升)，继续搅拌5分钟；③搅拌下加入2.5毫升TEOS (正硅酸乙脂)，继续搅拌10分钟；④加入100微升的CES (三羟基硅基乙酸钠水溶液，25wt%)，搅拌反应2小时(温度始终保持80 C );⑤通过过滤等操作，将白色固体产物分离出来，空气气氛下过夜(时间大约为8小时，温度大约为80°C)干燥；⑥将烘干的白色固体产物在酸性甲醇(100毫升甲醇和6毫升35wt%的浓盐酸混合溶液)中回流(温度为Il(TC) 12小时，再经过滤以及去离子水反复洗涤的方法将CTAB去除，将白色产物于空气气氛下过夜(时间大约为8小时，温度大约为80°C)烘干，即得到具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒。采用上述步骤制得的产物，采用低温氮吸附法(测试仪器为ASAP2020)测定的BET比表面积为970~1054m2/g，孔容量约为0.8cm3/g,孔径为2~3.5纳米。由高分辨扫描电子显微镜观察可知，产物的粒径小于100纳米，孔道为螺旋状。由红外光谱测试(FT-1R)可知，产物在1719CHT1处有一个明显的红外吸收带，证明产物中含有大量羧基基团。上述表征结果证明产品为具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒。产物的吸附等温线及孔径分布图如附图1所示，扫描电子显微镜照片如附图2所示，FT-1R测试谱图如附图3所示。实施例2 =CES加入量为200微升，其它条件同实施例1 ;①称取0.5克CTAB (十六烷基三甲基溴化铵)，加入240毫升去离子水，在80°C温度下搅拌溶解；②待CTAB完全溶解后，加入1.75毫升NaOH水溶液(浓度为2摩尔/升)，继续搅拌5分钟；③搅拌下加入2.5毫升TEOS (正硅酸乙脂)，继续搅拌10分钟；④加入200微升的CES (三羟基硅基乙酸钠水溶液，25wt%)，搅拌反应2小时(温度始终保持80 C );⑤通过过滤等操作，将白色固体产物分离出来，空气气氛下过夜(时间大约为8小时，温度大本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒的制造方法，其特征在于，碱性环境下，采用十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，三羟基硅基乙酸钠水溶液与正硅酸乙脂反应，即制得具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒。
【技术特征摘要】
1.一种具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒的制造方法，其特征在于，碱性环境下，采用十六烷基三甲基溴化铵为模板剂，三羟基硅基乙酸钠水溶液与正硅酸乙脂反应，即制得具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒。2.如权利要求1所述的一种具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒的制造方法，包括以下步骤: . 1)将十六烷基三甲基溴化铵的水溶液与碱性水溶液进行混合； . 2)在步骤I)所述的混合溶液中加入正硅酸乙脂和三羟基硅基乙酸钠水溶液，进行混合反应;. 3)分离出白色固体产物，然后干燥；. 4)萃取去除固体产物中的十六烷基三甲基溴化铵，再经过滤、洗涤以及干燥，即得到具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒。3.如权利要求2所述的一种具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒的制造方法，其特征在于，所述的碱性水溶液为NaOH水溶液。4.如权利要求2所述的一种具有螺旋孔道的羧基功能化介孔纳米颗粒的制造方法，其特征在于，所述三羟基硅基乙酸钠水溶液中三羟基硅基乙酸钠的重量百分含量为25wt%。5.如权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：许鹏程，于海涛，李昕欣，徐铁刚，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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