技術領域

本發明屬于新型介孔功能材料技術領域，具體涉及一種納米磁性大孔二氧化硅復合材料及其制備方法。

背景技術

近些年來，磁性硅材料由于其獨特的物理化學性質，在靶向藥物載體，生物傳感器，磁共振成像等生物醫學領域受到越來越多的關注和研究。Lu研究小組[Lu?Z?Y，Dai?J，Song?X?N，et?al．Colloids?and?Surfaces?A．2008，317，450-456]采用溶膠凝膠法水解TEOS形成二氧化硅初級顆粒，然后加入利用共沉淀法制備的Fe₃O₄納米顆粒。該方法的溶膠凝膠的實際過程比較復雜，對反應條件敏感，最終得到的二氧化硅顆粒的形貌、結構和粒徑大小易受反應條件的影響。Xu研究小組[Xu?H，Cui?L?L，Tong?N?H，etal．J．Am．Chem．Soc．2006，128，15582-15583]采用化學共沉淀法制備了平均粒徑為10nm的磁性顆粒，采用微乳液法制備出高飽和磁性強度的Fe₃O₄/PS/SiO₂復合微球。該方法得到的磁性二氧化硅復合顆粒形貌可控，粒徑大小一致，單分散性較好，但是表面活性劑的引入使反應完成后難于清洗，后處理過程比較繁瑣，很難用于大量磁性二氧化硅復合顆粒的制備。Vallet-Reg等[Arcos?D，Vallet-regi?M，et?al．Chem．Mater．2007，19，3455-3463]采用氣溶膠高溫分解法制備介孔SiO₂磁性復合微球，該方法需要通過激光，火焰，加熱爐等方法進行熱處理制備納米顆粒，過程繁復，不適應工業化生產。

發明內容

本發明采用F108(PEO₁₃₂PPO₅₀PEO₁₃₂)(EO環氧乙烯；PO環氧丙烯)等表面活性劑作為模板，在緩沖溶液中，使用兩步法制備具有磁性的納米磁性大孔二氧化硅復合材料，該材料具有均一的孔徑，其孔徑在50-120nm范圍內，可調。

本發明的目的是提供一種納米磁性大孔二氧化硅復合材料及其制備方法。

本發明提出的尺寸超小，孔徑和內腔組成可調的納米磁性大孔二氧化硅復合材料，一種納米磁性大孔二氧化硅復合材料，其所用的磁性鐵與硅源的摩爾比為0.04-0.2:1，其孔徑在50-120nm范圍內，可調。其中無機鹽離子濃度在0.1-0.9可調。

本發明所述的一種納米磁性大孔二氧化硅復合材料的制備方法，按照下述步驟進行：

（1）將一定量的硝酸鈉溶解在去離子水中，同時加入檸檬酸三鈉和氫氧化鈉，攪拌得到澄清溶液，在攪拌下加入硫酸亞鐵溶液，體系的反應溫度為80℃，繼續攪拌回流2h后，冷卻至室溫后，分別用水和乙醇洗滌若干次，40℃減壓干燥即得磁性Fe₃O₄；

（2）將一定量的表面活性劑溶解在pH=6，濃度為0.2M的磷酸緩沖溶液中，同時加入無機鹽，持續攪拌一段時間后，待形成穩定均一體系后，在攪拌下加入硅源和步驟（1）制備的磁性鐵材料，體系的反應溫度為40℃，繼續攪拌8min后，在此溫度下靜置24h；

（3）水熱，將步驟（2）制得的液體倒入聚四氟乙烯的水熱釜中，在100℃條件下水熱24h，冷卻，將液體倒出進行抽濾，水洗，與室溫條件下干燥；

（4）模板劑的去除，將干燥后的樣品在乙醇中回流12h除去表面活性劑，制得本發明的產品。

其中步驟（1）其中各組分的摩爾比為：檸檬酸三鈉：氫氧化鈉：硫酸亞鐵：硝酸鈉：去離子水=1：4：2：200：2000；

其中步驟（2）所述的無機鹽為無水硫酸鈉、氯化鈉、硝酸鈉；

其中步驟（2）所述的硅源為正硅酸四乙酯、正硅酸四甲酯；

其中步驟（2）所述的表面活性劑為聚環氧乙烯（PEO）作為親水嵌段，碳原子數目為10-25，環氧乙烯的聚合度為4-100，聚環氧丙稀（PPO）或聚環氧丁稀（PBO）作為疏水嵌段的嵌段高分子表面活性劑；其分子式為PEO_nPPO_mPEO_n，n=10-,25,m=50-80，或PEO_nPBO_mPEO_n，n=10-20,m=50-100。

其中步驟（2）中其中各組分的摩爾比為：表面活性劑：硅源=0.01-0.04:1；四氧化三鐵：硅源=0.04-0.2:1；無機鹽的離子濃度=0.1-0.9。