介孔二氧化硅纳米粒子的制备及介孔结构调控的研究

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介孔二氧化硅纳米粒子在发展中伴随了一系列的问题,为了使其在医药学中更好的应用,对其孔径大小有一定的要求,因此实现孔径的调控有待于进一步的研究,并且为了实现其生物相容性,减小颗粒尺寸尤为重要。本研究通过改进St(?)ber法以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂,制备出不同形貌和介孔结构的介孔二氧化硅纳米粒子,并分别从不同的角度对其影响因素进行探究。主要从模板剂的用量、反应温度、反应时间、醇水比和TEOS的水解速度等几个方面探索制备介孔二氧化硅纳米粒子的工艺及合成机理。通过对比分析确定出最优参数,以期改善介孔二氧化硅纳米粒子的分散性和孔道结构,提高其比表面积,增加孔径进而提高药品的负载能力。论文研究工作对于调控介孔二氧化硅纳米粒子孔道结构、制备方法和应用均有指导意义。论文第一部分用软模板法,正硅酸四乙酯(TEOS)为硅源制备介孔二氧化硅纳米粒子。研究结果表明:(1)采用TMB或者乙醇和硫酸的混合溶液为扩孔剂时,均可以起到对介孔二氧化硅纳米粒子的孔道调节的作用(2)并且在制备过程中改变加入乙醇的百分含量可以有效的调节介孔二氧化硅纳米粒子粒径的大小,采用乙醇和硫酸为扩孔剂所制备的介孔二氧化硅纳米粒子扩孔后的效果与TMB为扩孔剂所制备的粒子效果相当。所得扩孔后的最佳介孔二氧化硅纳米粒子的结构如下:比表面积为502.2 m2·g-1,孔体积为0.69 cm3·g-1,等级孔孔径分别为DⅠ=2.2 nm,DⅡ=10.4 nm。(3)采用异丙醇作为添加剂,制备介孔二氧化硅纳米粒子时,乙醇和硫酸的混合溶液作为扩孔剂依旧适用,能够改变粒子孔道结构并且起到扩孔作用。所得扩孔后的最佳介孔二氧化硅纳米粒子的结构参数如下:比表面积为782.0 m2·g-1,孔体积为0.96 cm3·g-1,等级孔孔径分别为DⅠ=2.2 nm,DⅡ=5.9 rnm。(4)扩孔剂中除了氢离子参与扩孔行为,硫酸根离子也参与调控介孔孔道的行为。论文第二部分以三乙醇胺(TEA)为碱性催化剂,CTAB为模版剂制备介孔二氧化硅纳米粒子,结果表明:(1)改变制备过程中乙醇的用量可以获得不同粒径的介孔二氧化硅纳米粒子,当用量为7.5%~10%时,能够获得分散和粒径均匀且没有杂质的纳米粒子,平均粒径为45~60 nm。当用量为0~5%时,获得的纳米粒子粒径较小,平均粒径40~50 nm。(2)当乙醇添加量为7.5%,扩孔时间为48 h时,所得介孔二氧化硅纳米粒子的结构参数如下:比表面积为319.7 m2·g-1,孔体积为0.53 cm3·g-1,DI=2.7 nm。(3)介孔二氧化硅纳米粒子可以在弱碱性的条件下合成。虽然采用乙醇和硫酸作为扩孔剂能够使孔径增大,均匀性提高,但是孔径提高的范围有限。提高TEA/CTAB体系制备的介孔二氧化硅纳米粒子制备过程中的pH值有利于扩孔过程的进行,更有利于扩孔剂对纳米粒子结构和形貌的改变。
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