CN114229853A - 一种锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备方法，其方法步骤：先合成巯基功能化介孔二氧化硅纳米球(MSNs)，再将MSNs样品分散在Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液中，超声分散后室温搅拌，可生成锌离子修饰的介孔二氧化硅纳米球，将搅拌后的分散液离心，并用乙醇溶液反复离心洗涤四次，将得到的沉淀物放进60℃的正空干燥箱中烘干，取出即可获得锌‑巯基功能化修饰介孔二氧化硅纳米球(MSN(Zn))。本方法制备方法简单，制得的纳米球粒径均一且有良好的分散性，MSN(Zn)的信号放大效果不输量子点，并且非特异性吸附更低。

Description

一种锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备方法
技术领域
本发明属于纳米粒子合成领域，特别涉及一种锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备方法。
背景技术
孔径大小小于100nm的多孔材料统称为纳米材料。多孔纳米材料有着大的外表面积、易于暴露的晶胞、短而规整的孔道、规整的骨架结构、易于接近并能改进的活性位点等特点。基于纳米材料，我们可以制备体积更小更轻盈的器件，并且纳米材料的研究正趋向于产生更高的光、磁、电、热性能，更强的力学性能发展。近年来，在纳米器件、健康医学、航天航空、环境生态、能源技术、生物技术等方面应用纳米材料的研究越来越多，纳米材料的应用前景十分广阔。
介孔二氧化硅以其拥有巨大的比表面积、良好生物相容性，在多个领域有着广泛的应用，特别是在药物控释研究中，介孔二氧化硅独特的结构性质被认为是最有前景的一种载药材料。介孔二氧化硅的功能化使其具有荧光和超顺磁性等特点，应用更为广泛，包括修饰有机基团作为荧光免疫标记、标记电化学活性物质(染料，金属离子)作为电化学免疫传感器。
目前，介孔二氧化硅的功能化主要通过共缩聚法和后嫁接法。共缩聚法是在模板剂作用下，将有机基团和正硅酸乙酯加入到体系中，在制备介孔二氧化硅的同时将官能团修饰在孔壁上。这种方法准备的介孔二氧化硅有机基团负载量高，但是会影响材料的结构成型。后嫁接法是先货得已成型的介孔二氧化硅材料，再通过硅烷偶联剂修饰介孔二氧化硅表面，修饰过程不会破坏介孔材料的结构，所以后嫁接法使用更广泛。
因此，本发明运用超声辅助微乳液法，一步合成了锌参杂巯基功能化介孔二氧化硅，具有良好的分散度并且粒径均一，能够在荧光免疫标记和点化学物质的标记领域有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备方法。
为了达到上述的技术效果，本发明采取以下技术方案：
一种锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备，包括以下步骤：
(1)巯基功能化介孔SiO2纳米球的合成:移取十六烷基三甲基氯化铵(CATC)(2.5wt％)置于烧杯中，水浴加热至60℃，再取三乙醇胺(TEA)、正硅酸乙酯(TEOS)、3-巯基丙酸(MPA)一定量并在90℃恒温油浴中不搅拌加热25min，然后将该混合物从油浴锅中取出，加入预热好的CATC溶液，混合均匀后将混合物在室温下超声反应3小时，结束后加入无水乙醇溶液50mL，继续超声，防止纳米球团聚，反应完成后再加入50mL无水乙醇，再次超声反应1小时。反应完毕将所得沉淀离心后用无水乙醇洗涤，反复至少三次，可获得巯基功能化介孔SiO2纳米球(MSNs)。
(2)锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的合成：配置0.25mol·L-1的Zn(CH3COO)2·2H2O的水溶液，将步骤(1)所得到的MSNs样品分散在Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液中，超声分散后室温搅拌12小时，可生成锌离子修饰的介孔SiO2纳米球。将反应后的分散液进行离心，并用无水乙醇反复洗涤离心四次，最后将所得沉淀物烘干即可获得锌掺杂介孔二氧化硅纳米球(MSN(Zn))。
其特征在于步骤(1)中CTAC(2.5wt％)取26.7mL，TEA取1.3mL、TEOS取2.25mL、MPA取440μL。离心转速均为7000r·min-1，时间为6min。
其特征在于步骤(2)中离心转速均为6500r·min-1，时间为6min。烘干温度为60℃，实践为4小时。
进一步技术方案是，所述的巯基功能化介孔二氧化硅纳米球采用的是150mL的烧杯。
本发明提供了所述的锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备方法，其特征在于利用超声辅助微乳液法，以3-巯基丙酸作为巯基源，一步合成了巯基功能化介孔二氧化硅，再将其混入Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液中，用无水乙醇反复离心洗涤，得到了锌-巯基功能化修饰介孔二氧化硅纳米球。
本发明方法的优点如下：
(1)本方法制备的锌掺杂介孔二氧化硅纳米球制备方法简单，产出效率高。
(2)本方法制备的材料不仅保持了介孔二氧化硅材料的高比表面积和良好的生物相容性，而且表面修饰的巯基具有良好的配位能力。
附图说明
图1是本发明实施例制备的掺杂介孔二氧化硅纳米球的扫描电子显微镜照片(SEM)。
图2是本发明实施例制备的掺杂介孔二氧化硅纳米球的透射电子显微镜照片(TEM)。
具体实施方式
实施例
本实施例用于说明锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备方法及其形貌分析。
(1)巯基功能化介孔SiO2纳米球的合成:移取十六烷基三甲基氯化铵(CATC)(2.5wt％)置于烧杯中，水浴加热至60℃，再取三乙醇胺(TEA)、正硅酸乙酯(TEOS)、3-巯基丙酸(MPA)一定量并在90℃恒温油浴中不搅拌加热25min，然后将该混合物从油浴锅中取出，加入预热好的CATC溶液，混合均匀后将混合物在室温下超声反应3小时，结束后加入无水乙醇溶液50mL，继续超声，防止纳米球团聚，反应完成后再加入50mL无水乙醇，再次超声反应1小时。反应完毕将所得沉淀离心后用无水乙醇洗涤，反复至少三次，可获得巯基功能化介孔SiO2纳米球(MSNs)。
(2)锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的合成：配置0.25mol·L-1的Zn(CH3COO)2·2H2O的水溶液，将步骤(1)所得到的MSNs样品分散在Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液中，超声分散后室温搅拌12小时，可生成锌离子修饰的介孔SiO2纳米球。将反应后的分散液进行离心，并用无水乙醇反复洗涤离心四次，最后将所得沉淀物烘干即可获得锌掺杂介孔二氧化硅纳米球(MSN(Zn))。
其特征在于步骤(1)中CTAC(2.5wt％)取26.7mL，TEA取1.3mL、TEOS取2.25mL、MPA取440μL。离心转速均为7000r·min-1，时间为6min。
其特征在于步骤(2)中离心转速均为6500r·min-1，时间为6min。烘干温度为60℃，实践为4小时。
通过扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)，研究了本发明制备的锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的微观形态，从图一可以看出制备的纳米球单分散性好，粒径均一。图二可以看出微粒之间的尺寸相差不大，微粒间有明显的界限，证明了该材料具有很好的单分散性并且粒径均一，与SEM表征结果一致。
综上所述，锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备方法简单，需要的材料价格较为便宜，并且该材料具有很大的比表面积和生物相容性。通过表征看出该材料的分散性好，粒径均一。相信锌掺杂介孔二氧化硅纳米球在荧光免疫标记和点化学物质的标记领域有广阔的应用前景。

Claims (1)

1.一种锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的制备方法，包括在以下步骤：
(1)巯基功能化介孔SiO2纳米球的合成:移取十六烷基三甲基氯化铵(CATC)(2.5wt％)置于烧杯中，水浴加热至60℃，再取三乙醇胺(TEA)、正硅酸乙酯(TEOS)、3-巯基丙酸(MPA)一定量并在90℃恒温油浴中不搅拌加热25min，然后将该混合物从油浴锅中取出，加入预热好的CATC溶液，混合均匀后将混合物在室温下超声反应3小时，结束后加入无水乙醇溶液50mL，继续超声，防止纳米球团聚，反应完成后再加入50mL无水乙醇，再次超声反应1小时；反应完毕将所得沉淀离心后用无水乙醇洗涤，反复至少三次，可获得巯基功能化介孔SiO2纳米球(MSNs)；
(2)锌掺杂介孔二氧化硅纳米球的合成：配置0.25mol·L-1的Zn(CH3COO)2·2H2O的水溶液，将步骤(1)所得到的MSNs样品分散在Zn(CH3COO)2·2H2O水溶液中，超声分散后室温搅拌12小时，可生成锌离子修饰的介孔SiO2纳米球；将反应后的分散液进行离心，并用无水乙醇反复洗涤离心四次，最后将所得沉淀物烘干即可获得锌掺杂介孔二氧化硅纳米球(MSN(Zn))；
其特征在于步骤(1)中CTAC(2.5wt％)取26.7mL，TEA取1.3mL、TEOS取2.25mL、MPA取440μL；离心转速均为7000r·min-1，时间为6min；
其特征在于步骤(2)中离心转速均为6500r·min-1，时间为6min；烘干温度为60℃，实践为4小时。
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