专利名称：利用lbl法合成介孔二氧化硅纳米管的方法
技术领域：
本发明涉及利用LBL法包覆碳纳米管，并合成出介孔二氧化硅纳米管的方法。
背景技术：
介孔二氧化硅材料有许多独特的性质，比如说介孔结构稳定，比表面积大，孔的大小、容量可以控制并且其独特的表面性质利于不同大小、形状和功能的分子定点传送和吸附，特别是对于介孔二氧化硅纳米管，不但具有普通一般介孔二氧化硅的所有优点，还有其独特的中空结构，不但可以提高功能分子的载带效率，还可以与表面介孔载带不同的分子，实现材料的多功能化。目前合成介孔二氧化硅纳米管的方法不多，操作繁琐，纳米管的直径和介孔大小不易控制。层层包裹(LBL)法是一种被认为形成介孔材料非常方便的方法。LBL法主要是以阴、阳离子聚合物之间的静电作用作驱动力，完成自组装过程。这种方法有以下优点 (1)过程简单，操作方便，不需要昂贵的测试仪器；(2)适用于多种不同的材料，比如聚合电解质、生物材料、无机纳米结构和分子自组装；(3)可以在多种材料上通过连续层数的包覆达到需求厚度的纳米级薄层。一种LBL的革新方法就是在胶体颗粒表面进行层层沉积，随后去除颗粒模板形成微孔胶囊。本发明的碳纳米管为模板，利用LBL方法合成了介孔二氧化硅，方法简单实用，易扩大生产。
发明内容
本发明的目的是利用LBL法合成介孔二氧化硅包覆CNTs，进而制备出介孔二氧化硅纳米管。为达到上述目的，本发明采用如下技术方案。本发明一种利用LBL (layer-by-layer)法合成介孔二氧化硅纳米管的方法，其特征在于该法的具体步骤为
a.将50毫克用混酸(98%浓硫酸和63%浓硝酸，体积比为3:1)处理过的碳纳米管 (carbon nanotubes, CNTs)溶于 30 毫升 1% 聚苯乙烯磺酸(poly (styrenesulfonate)， PSS)溶液中，常温超声30分钟，然后15000转/分离心30分钟去除上清液；得到的沉淀物再次溶于30毫升去离子水中，超声离心出去多余的PSS ；
b.把上述a步骤中得到的PSS包覆的CNTs溶于30毫升0.5%十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethylammonium Bromide，CTAB)溶液中，超声15分钟，离心得到的沉淀物经去离子水洗涤，用同样的方法使PSS/CTAB交替吸附，得到五层PSS/CTAB包裹的CNTs ；
c.把上述五层PSS/CTAB包裹的CNTs溶于10毫升0.03%CTAB溶液，开始搅拌，加入 100微升0.1摩尔/升氢氧化钠溶液调节PH为10 11，然后分3次每隔30分钟加入6 微升四乙氧基硅烷(TE0S)，继续反应12小时；然后经离心分离得到沉淀物；
d.将离心得到的沉淀物经乙醇洗涤3次后，放在60摄氏度真空烘箱中烘干；然后在 550摄氏度煅烧3小时，得到白色粉末即为介孔二氧化硅纳米管。
本发明的有关机理
本发明的机理是PSS是阴离子表面活性剂，CTAB是阳离子表面活性剂，碳纳米管和 PSS通过范德华力进行吸附结合，而PSS与CTAB是通过阴阳离子间正负电荷力的吸引而层层吸附。经过煅烧，PSS/CTAB与碳纳米管均被烧去消除，最后形成介孔二氧化硅纳米管。而碳纳米管是作为模板。采用LBL法对CNTs进行层层包覆，在改善了 CNTs溶解性的同时，利用表面活性剂和TEOS水解生成的聚阴离子进行静电聚积沉淀作用形成介孔，并且合成出介孔二氧化硅薄层。本发明过程简单，操作方便，可以通过连续层数的包覆达到需求的纳米级薄层，可以进行规模生产。
图1是本发明实施例中样品a碳纳米管一二氧化硅复合物的TEM电镜照片。图2是本发明实施例中样品b介孔二氧化硅纳米管的TEM电镜照片。
具体实施例方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。实施例一本实施例中的介孔二氧化硅纳米管的合成过程和步骤如下所述
(1)用电子天平称取50毫克经混酸处理过的碳纳米管，溶于30毫升1% PSS溶液中，常温超声30分钟，然后15000转/分离心30分钟去除上清液。得到的沉淀物再次用去离子水洗涤。(2)把(1)中PSS包覆的CNTs溶于30毫升0.5% CTAB溶液中，超声15分钟，离心得到的沉淀物经去离子水洗涤。(3)重复上述步骤，使PSS/CTAB交替吸附，得到五层PSS/CTAB包裹的CNTs。(4)用电子天平称取5毫克五层PSS/CTAB包裹的CNTs，溶于10毫升0. 03% CTAB 溶液，开始搅拌，加入100微升0.1摩尔/升氢氧化钠溶液调节PH为l(Tll，然后分3次每隔30分钟加入6微升TE0S，继续反应12小时。离心得到的沉淀物经乙醇洗涤3次后， 放在60摄氏度真空烘箱中烘干，得到样品a，即碳纳米管一二氧化硅复合物。将样品a在550摄氏度煅烧3小时，得到白色粉末即为介孔二氧化硅纳米管，即样
口口 b0
权利要求
1. 一种利用LBLdayer-by-layer)法合成介孔二氧化硅纳米管的方法，其特征在于该法的具体步骤为a.将50毫克用混酸(98%浓硫酸和63%浓硝酸，体积比为3:1)处理过的碳纳米管 (carbon nanotubes, CNTs)溶于 30 毫升 1% 聚苯乙烯磺酸(poly (styrenesulfonate)， PSS)溶液中，常温超声30分钟，然后15000转/分离心30分钟去除上清液；得到的沉淀物再次溶于30毫升去离子水中，超声离心出去多余的PSS ；b.把上述a步骤中得到的PSS包覆的CNTs溶于30毫升0.5%十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethylammonium Bromide，CTAB)溶液中，超声15分钟，离心得到的沉淀物经去离子水洗涤；用同样的方法使PSS/CTAB交替吸附，得到五层PSS/CTAB包裹的CNTs ；c.把上述五层PSS/CTAB包裹的CNTs溶于10毫升0.03%CTAB溶液，开始搅拌，加入 100微升0.1摩尔/升氢氧化钠溶液调节PH为IiTll ；然后分3次每隔30分钟加入6 微升四乙氧基硅烷，继续反应12小时；然后经离心分离得到沉淀物；d.将离心得到的沉淀物经乙醇洗涤3次后，放在60摄氏度真空烘箱中烘干；然后在 550摄氏度煅烧3小时，得到白色粉末即为介孔二氧化硅纳米管。
全文摘要
本发明涉及利用阴阳离子表面活性剂层层包裹碳纳米管，合成出介孔二氧化硅纳米管的方法，具体实施步骤为将用浓硫酸和浓硝酸处理过的碳纳米管溶于聚苯乙烯磺酸(PSS)溶液，依次经过超声、离心和去离子水洗涤，然后溶于十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)溶液，依次经过超声、离心和洗涤；重复以上两步，可以得到PSS/CTAB不同层数包裹的碳纳米管；把PSS/CTAB包裹的碳纳米管溶于适宜浓度的CTAB溶液，调节PH为10~11，滴加四乙基硅烷反应，离心、洗涤，烘干，550摄氏度煅烧3小时，得到介孔二氧化硅纳米管。本发明过程简单，操作方便，可以通过连续层数的包覆达到需求的纳米级薄层，可以进行规模生产。
文档编号C01B33/12GK102259871SQ20111013162
公开日2011年11月30日 申请日期2011年5月20日 优先权日2011年5月20日
发明者倪庆顺, 吴明红, 白明坤, 秦平, 胡炜, 邓小勇, 陈丹丹 申请人:上海大学