一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法

专利名称：一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法
技术领域：
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本发明涉及一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法，具体为一种磁性 无机纳米颗粒/中空介孔二氧化硅球的复合的制备方法。属于先进纳米复合材料技术领域。
背景技术：
磁性纳米粒子作为一种重要的纳米材料，以其特殊的磁性能，在众多领域具有广阔的应 用前景，这些应用大多数要求磁性粒子具有化学稳定性、均一的粒子尺寸、以及在液相中良 好的分散性。由于磁性纳米粒子具有高比表面能，以及粒子各向异性的偶极距作用从而很容 易团聚。有些磁性粒子如Fe、 Fe304很容易被氧化成Y-Fe203，从而导致粒子发生聚集和沉 淀，不能形成稳定的分散体系，使其应用受到极大限制。因而常常要对磁性粒子进行包覆以 降低粒子的表面能并通过空阻或静电斥力提高粒子的分散性。常见的以下几种物质可作为核 壳磁性材料的外壳:有机小分子、有机高分子、Si02和其它无机材料。而介孔二氧化硅相对 于传统的二氧化硅材料而言，具有更高的比表面积，因此在分离吸附，催化，药物缓释等领 域有着广阔的应用前景。因此磁性无机纳米颗粒/中空介孔二氧化硅球的复合材料将能同时 具备磁性材料和介孔材料的优势，在分离吸附和药物定点缓释方面具备更加广阔的应用前
學
但是到目前为止，已报道的合成工艺均是先合成磁性颗粒再在颗粒外包覆介孔材料或先 合成中空介孔球再在其中填充磁性材料，这就使得工艺繁琐，耗时。并且已报道的磁性无机 纳米颗粒/中空介孔二氧化硅球的复合都是将磁性材料填充在中空介孔二氧化硅球的空腔 内。这就使得如果这种材料应用于药物缓释，则每个颗粒的药物负载量将显著减小。

发明内容
本发明的目的在于提供一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法，以克 服现有技术中的缺陷。
本发明一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法，其技术方案为以磁 性纳米颗粒作为种子颗粒，通过控制这种磁性颗粒在碱性水溶液中的浓度和颗粒大小，使得
3中空介孔二氧化硅球在这种碱性水溶液形成过程中把一个或数个磁性颗粒包覆在介孔球壁 内而非进入中空介孔二氧化硅球的空腔。
本发明所述的一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法，具体制备过程 如下.-
(1) 、.配制两种反应液
A液为硅源、醇和表面活性剂的混合液；即将0.05 2 g的十六烷基三甲基溴化铵(CTAB) 溶于12~70ml的乙醇中，搅拌十分钟充分溶解；而后加入0.5~9 ml的正硅酸乙酯(TEOS) 进行充分搅拌；
其中，所述的表面活性剂是指十六垸基三甲基溴化氨；
B液为氨水溶液即0.01~0.4 M的氨水溶液；
(2) 、.配制铁盐溶液，使得该铁盐溶液的二价铁离子和三价铁离子摩尔比为1: 2，将 铁盐溶液加入B溶液中，配制成溶胶；其中，铁盐溶液和B溶液的体积比为1: 2000 1: 200;
(3) 、把A液加入步骤(2)生成的溶胶中，降低搅拌速度，出现浅黄色沉淀后立即
过滤；其中，A液和溶胶的体积比为l:4 h 10;
(4) 、将沉淀物在室温下干燥后，在氮气保护下60CTC保温一小时。 本发明所述的一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法，具体制备过程
如下-
(1) 、.配制两种反应液
A液为硅源、醇和表面活性剂的混合液；即将0.05 2 g的十六垸基三甲基溴化铵(CTAB) 溶于12 70ml的乙醇中，搅拌十分钟充分溶解；而后加入0.5 9ml的正硅酸乙酯(TEOS) 进行充分搅拌；
其中，所述的表面活性剂是指十六烷基三甲基溴化氨；
B液为氨水溶液即0.01~0.4 M的氨水溶液；
(2) 、配制铁盐溶液，使得该铁盐溶液的二价铁离子和三价铁离子摩尔比为1:2;将
铁盐溶液与步骤(1)中的A液混合，搅拌10 20分钟;铁盐溶液与A液的体积比为1:6 1:100;
(3) 、将步骤(2)所得的混合液快速加入到步骤(1)所得的B液中，降低搅拌速度， 出现浅黄色沉淀后立即过滤；其中，所述的混合液与B液的体积比为1:5 1:30;
(4) 、将沉淀物在室温下干燥后，在氮气保护下60(TC保温一小时。 本发明的优点及效果本发明首次将超顺磁性的纳米铁氧体粒子镶嵌在中空介孔二氧化硅球的球壁上。这样，既保证了单个中空介孔二氧化硅球内有足够空间附载药物，又使得具 有磁性。通过控制铁溶胶的浓度，可以使得每个中空介孔二氧化硅球的球壁内包覆不同数量 的铁氧体颗粒，从而达到控制每个颗粒磁性强弱的目的。


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图1所示为按实施例1工艺制备的磁性中空介孔二氧化硅球，标尺50 nm 图2所示为按实施例2工艺制备的磁性中空介孔二氧化硅球，标尺50 nm 图3所示为按实施例3工艺制备的磁性介孔二氧化硅球，标尺100 nm 图4所示为按实施例4工艺制备的磁性介孔二氧化硅球，标尺100 nm 图5所示为按实施例1工艺制备的磁性中空介孔二氧化硅球的XRD曲线 图6所示为按实施例1工艺制备的磁性中空介孔二氧化硅球和实施例3工艺制备的磁性介孔 二氧化硅球的氮气吸附曲线具体实施方式
-实施例1
首先配制两种反应液..A液为硅源、醇和表面活性剂，具体参数为30ml乙醇，3ml正 硅酸乙酯，lgCTAB; B液为0.05M氨水溶液。其次，配制FeCl2与FeCl3摩尔比为1: 2的 溶液，将2ml的铁盐溶液加入200mlB溶液中，配制成溶胶。把A液快速加入生成的溶胶 中，降低搅拌速度，3分钟后出现浅黄色沉淀后立即过滤。将滤除物室温干燥后在氮气保护 下60(TC保温一小时。最终得到棕色的球壁内镶嵌有磁性Fe304的中空介孔二氧化硅球。如 图1、 5、 6所示。
实施例2
首先配制两种反应液A液为硅源、醇和表面活性剂，具体参数为30ml乙醇，3ml正 硅酸乙酯，lg表面活性剂；B液为0.05 M氨水溶液。其次，配制Fe(N03)2与Fe(N03)3摩尔 比为l: 2的溶液，将2ml的铁盐溶液加入200mlB溶液中，配制成溶胶。把A液快速加入 生成的溶胶中，降低搅拌速度，3分钟后出现浅黄色沉淀后立即过滤。将滤除物室温干燥后 在氮气保护下60(TC保温一小时。最终得到棕色的球壁内镶嵌有磁性Fe304的中空介孔二氧 化硅球。改变铁盐种类使得球壁内镶嵌有磁性Fe304的中空介孔二氧化硅球具有更好的形貌。 如图2所示。
实施例3
首先配制两种反应液A液为硅源、醇和表面活性剂，具体参数为30ml乙醇，3ml正硅酸乙酯，lgCTAB; B液为0.05M氨水溶液。其次，配制FeCl2与FeCl3摩尔比为1: 2的 溶液，将2ml的铁盐溶液加入A溶液中搅拌20分钟后快速加入到B液中，降低搅拌速度， 3分钟后出现浅黄色沉淀后立即过滤。将滤除物室温干燥后在氮气保护下60(TC保温一小时。 最终得到棕色的空腔内填充磁性Fe304的介孔二氧化硅球。如图3、 6所示。 实施例4
首先配制两种反应液A液为硅源、醇和表面活性剂，具体参数为30ml乙醇，3ml正 硅酸乙酯，lgCTAB; B液为0.05 M氨水溶液。其次，配制Fe(N03)2与Fe(N03)3摩尔比为 1: 2的溶液，将2 ml的铁盐溶液加入A溶液中搅拌20分钟后快速加入到B液中，降低搅 拌速度，3分钟后出现浅黄色沉淀后立即过滤。将滤除物室温干燥后在氮气保护下60(TC保 温一小时。最终得到棕色的空腔内填充磁性Fe304的介孔二氧化硅球。如图4所示。
权利要求
1、一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法，其特征在于该方法的过程如下(1)、配制两种反应液A液为硅源、醇和表面活性剂的混合液；即将0.05～2g的十六烷基三甲基溴化铵溶于12～70ml的乙醇中，搅拌十分钟充分溶解；而后加入0.5～9ml的正硅酸乙酯进行充分搅拌；其中，所述的表面活性剂是指十六烷基三甲基溴化氨；B液为氨水溶液即0.01～0.4M的氨水溶液；(2)、配制铁盐溶液，使得该铁盐溶液的二价铁离子和三价铁离子摩尔比为1∶2，将铁盐溶液加入B溶液中，配制成溶胶；其中，铁盐溶液和B溶液的体积比为1∶2000～1200(3)、把A液加入步骤(2)生成的溶胶中，降低搅拌速度，出现浅黄色沉淀后立即过滤；其中，A液和溶胶的体积比为1∶4～1∶10；(4)、将沉淀物在室温下干燥后，在氮气保护下600℃保温一小时，即得成品。
2、 一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法，，其特征在于该方法的 过程如下(1) 、配制两种反应液A液为硅源、醇和表面活性剂的混合液；即将0.05~2 g的十六烷基三甲基溴化铵溶于 12 70ml的乙醇中，搅拌十分钟充分溶解；而后加入0.5~9 ml的正硅酸乙酯进行充分搅拌； 其中，所述的表面活性剂是指十六垸基三甲基溴化氨； B液为氨水溶液即0.01~0.4 M的氨水溶液；(2) 、配制铁盐溶液，使得该铁盐溶液的二价铁离子和三价铁离子摩尔比为1:2;将铁盐溶液与步骤(1)中的A液混合，搅拌10 20分钟;铁盐溶液与A液的体积比为1:6 1:100;G)、将步骤(2)所得的混合液快速加入到步骤(1)所得的B液中，降低搅拌速度， 出现浅黄色沉淀后立即过滤；其中，所述的混合液与B液的体积比为1:5 1:30;(4)、将沉淀物在室温下干燥后，在氮气保护下600'C保温一小时，即得成品。
全文摘要
一种填充中空介孔二氧化硅球的无机磁性材料的制备方法，过程如下(1)配制两种反应液A液将0.05～2g的十六烷基三甲基溴化铵溶于12～70ml的乙醇中，搅拌十分钟充分溶解；而后加入0.5～9ml的正硅酸乙酯进行充分搅拌；其中，所述的表面活性剂是指十六烷基三甲基溴化氨；B液为0.01～0.4M的氨水溶液；(2)配制铁盐溶液，使该铁盐溶液的二价铁离子和三价铁离子摩尔比为1∶2，将铁盐溶液加入B溶液中，配制成溶胶；铁盐溶液和B溶液的体积比为1∶2000～1∶200；(3)把A液加入步骤(2)生成的溶胶中，降低搅拌速度，出现浅黄色沉淀后立即过滤；A液和溶胶的体积比为1∶4～1∶10；(4)将沉淀物在室温下干燥后，在氮气保护下600℃保温一小时。
文档编号C01B33/18GK101475184SQ20091007638
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月15日 优先权日2009年1月15日
发明者王天民, 胡经纬, 杨 郗, 郝维昌 申请人:北京航空航天大学