專利名稱：一種氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法。
背景技術(shù)：
將尺寸較小的納米粒子負載于較大尺寸的納米粒子表面得到的納米復 合物可以非常有效地解決納米材料在應用過程中的易于團聚和不易回收的
問題。同時因為這類材料所具有的獨特性質(zhì)，而在諸如催化，生物醫(yī)學， 光學及光電子等高技術(shù)領(lǐng)域中顯示出廣闊的前景。基于上述原因，這類材
料的合成方法得到了廣泛研究Sanford A. Asher等人發(fā)展了一種合成氧化 硅球表面擔載有3 8納米銀納米粒子的納米復合物的方法(J. Am. Chem. Soc.，2001, 123:12528)，該方法利用銀離子的感光特性并結(jié)合微乳液方法實 現(xiàn)了較小尺寸銀納米粒子在氧化硅球表面的擔載，但是由于感光特性對于 金屬鹽不是一種普遍特性因而不具有通用性，同時由于要額外借助微乳液 方法，增加了操作過程的繁瑣性。Taeghwan Hyeon等人發(fā)展了一種在氧化 硅球表面引入多種納米粒子的具有一定通用性的方法(Angew. Chem. Int. Ed., 2006， 45: 4789)，這種方法基于對氧化硅和納米粒子表面的修飾，然 后利用納米粒子表面基團的相互作用將納米粒子組裝到氧化硅球表面，但 是由于不同的納米粒子具有不同的表面性質(zhì)，需要使用不同的修飾劑進行 修飾，因而限制了這種方法的通用性。同時，該方法需要先分別合成氧化 硅和需要引入的納米粒子，然后再分別對氧化硅球和需要引入的納米粒子
4進行表面修飾，最后在一定條件下通過兩種納米粒子表面配體的相互作用 實現(xiàn)納米粒子在氧化硅球表面的組裝，因而步驟較多，不利于大規(guī)模合成 和進一步的放大生產(chǎn)。綜上所述，目前國內(nèi)外報道的合成基于氧化硅的納 米復合物的方法存在缺乏通用性，步驟較為繁瑣等問題。
本發(fā)明得到的產(chǎn)物中分布于氧化硅球表面的金屬或氧化物納米粒子與 文獻相比具有更小和更均勻的尺寸。同時本發(fā)明使用金屬油酸鹽作為原料， 由于金屬油酸鹽普遍具有受熱易分解形成單分散金屬或氧化物納米粒子的 特性，使得這種方法具有通用性，同時本發(fā)明還具有步驟少，設(shè)備簡單， 易于實現(xiàn)控制，工藝重復性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作安全可靠的特點。該 方法合成的納米氧化硅擔載各種尺寸均一納米粒子的納米復合物可用于催 化劑制備，生物傳感器，磁共振成像，光學及光電子等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供了一種氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物 的制備方法。
本發(fā)明提供了一種氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方 法，具體過程如下
將球形納米二氧化硅分散到弱極性有機溶劑中，得到二氧化硅的懸浮
液，其中二氧化硅的粒徑為20 2000納米，二氧化硅與溶劑的重量體積比 為3 100克/升；
在30 9(TC攪拌下將硅垸化試劑滴加入上述混合物中，恒溫反應4 10小時，離心，洗滌，干燥后得到表面疏水化的納米二氧化硅，其中硅烷 化試劑的加入量為每克二氧化硅加入硅烷化試劑0.005 0.5摩爾；將得到的納米二氧化硅分散于高沸點有機溶劑中，固體與溶劑的重量
體積比為5 100克/升，加入濃度為0.001 0.1摩爾/升的金屬油酸鹽，并 使之溶解，再加入濃度為0.001 0.1摩爾/升的油酸；將上述混合物加熱至 150 380°C，保溫0.5 3.0小時后降溫，離心分離，洗滌，干燥后得到產(chǎn) 物。
本發(fā)明提供的氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法， 所述弱極性有機溶劑為氯仿、甲苯、二甲苯中至少一種，優(yōu)選為甲苯。
本發(fā)明提供的氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法， 所述硅垸化試劑為三甲基甲氧硅浣、三丁基甲氧硅垸、三甲基氯硅烷、三 丁基氯硅烷等一些帶有烷基并能夠與二氧化硅表面硅羥基發(fā)生反應的有機 硅化合物，優(yōu)選為三甲基氯硅垸。
本發(fā)明提供的氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法， 所述高沸點有機溶劑為含碳原子數(shù)為6 25的醚類、烴類、胺類中至少一 種。
本發(fā)明提供的氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法， 所述金屬油酸鹽為Fe， Co， Ti, V， Cr， Mn， Ni， Cu， Zn， Y, Zr， Mo， Ru， Rh， Ag， Au， Pd， Cd， Ce， Pt, Ba， Sr, Pb， Hg， Al， Ga， In， Sn，
Ge的油酸鹽中至少一種。
本發(fā)明得到的產(chǎn)物中分布于氧化硅球表面的金屬或氧化物納米粒子與 文獻相比具有更小和更均勻的尺寸。同時本發(fā)明使用金屬油酸鹽作為原料， 由于金屬油酸鹽普遍具有受熱易分解形成單分散金屬或氧化物納米粒子的 特性，使得這種方法具有通用性，同時本發(fā)明還具有步驟少，設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)控制，工藝重復性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作安全可靠等特點。該 方法合成的納米氧化硅擔載各種尺寸均一納米粒子的納米復合物可用于催 化劑制備，生物傳感器，磁共振成像，光學及光電子等領(lǐng)域。
圖l本發(fā)明實施例l的MnO/Si02球狀納米復合材料的照片； 圖2本發(fā)明實施例2的MnO/Si02球狀納米復合材料的照片； 圖3本發(fā)明實施例3的Rh/Si02球狀納米復合材料的照片。
具體實施例方式
實施例l
將10克粒徑為200nm的球形納米二氧化硅分散到800毫升甲苯中，得 到二氧化硅的懸浮液，在85'C，攪拌下將50毫升三甲基氯硅垸滴加入上述 混合物中，恒溫反應8小時，離心，洗滌，干燥后得到表面疏水化的納米 二氧化硅。將7克上述產(chǎn)物分散于100毫升l一十八烯中，加入1.25克油 酸錳(11)，并使之溶解，加入1.25克油酸，將上述混合物加熱至32(TC， 反應體系顏色由紅褐色變淺，說明溶解在溶劑中的油酸錳(II)發(fā)生分解生 成氧化錳納米粒子并附著于二氧化硅球上，保溫0.5小時后自然降溫。經(jīng)離 心分離，洗滌，干燥后得到淺粉紅色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對產(chǎn)物 進行分析(見圖l)，產(chǎn)物為氧化硅球上擔載有尺寸為2 3nmMnO納米粒 子的納米復合物。
實施例2
將5克粒徑為30nm的球形納米二氧化硅分散到400毫升甲苯中，得到 二氧化硅的懸浮液，在70。C,攪拌下將25毫升三甲基氯硅烷滴加入上述混合物中，恒溫反應10小時，離心，洗滌，干燥后得到表面疏水化的納米二 氧化硅。將5克上述產(chǎn)物分散于100毫升l一十八烯中，加入1.25克油酸 錳(11)，并使之溶解，加入1.57克油酸，將上述混合物加熱至30(TC，反 應體系顏色由紅褐色變淺，說明溶解在溶劑中的油酸錳(II)發(fā)生分解生成 氧化錳納米粒子并附著于二氧化硅球上，保溫3小時后自然降溫。經(jīng)離心 分離，洗滌，干燥后得到淺粉紅色粉末。用透射電子顯微鏡(TEM)對產(chǎn)物進 行分析(見圖2),產(chǎn)物為氧化硅球上擔載有尺寸為2 4nmMnO納米粒子 的納米復合物。 實施例3
將10克粒徑為300nm的球形納米二氧化硅分散到800毫升甲苯中，得到 二氧化硅的懸浮液，在8(TC，攪拌下將50毫升三甲基氯硅烷滴加入上述混 合物中，恒溫反應8小時，離心，洗滌，干燥后得到表面疏水化的納米二氧 化硅。將7克上述產(chǎn)物分散于100毫升1一十八烯中，加入0.95克油酸銠(ni)， 并使之溶解，加入0.5克油酸，將上述混合物加熱至20(TC，反應體系顏色由 黃色逐漸變黑色，說明溶解在溶劑中的油酸銠(III)發(fā)生分解生成金屬銠 納米粒子并附著于二氧化硅球上，保溫2小時后自然降溫。經(jīng)離心分離，洗 條，干燥后得到黑色粉末。用透射電子顯微鏡CTEM)對產(chǎn)物進行分析(見圖 3)，產(chǎn)物為氧化硅球上擔載有尺寸為2 3 nmRh納米粒子的納米復合物。
權(quán)利要求
1、一種氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法，其特征在于具體過程如下將球形納米二氧化硅分散到弱極性有機溶劑中，得到二氧化硅的懸浮液，其中二氧化硅的粒徑為20～2000納米，二氧化硅與溶劑的重量體積比為3～100克/升；在30～90℃攪拌下將硅烷化試劑滴加入上述混合物中，恒溫反應4～10小時，離心，洗滌，干燥后得到表面疏水化的納米二氧化硅，其中硅烷化試劑的加入量為每克二氧化硅加入硅烷化試劑0.005～0.5摩爾；將得到的納米二氧化硅分散于高沸點有機溶劑中，固體與溶劑的重量體積比為5～100克/升，加入濃度為0.001～0.1摩爾/升的金屬油酸鹽，并使之溶解，再加入濃度為0.001～0.1摩爾/升的油酸；將上述混合物加熱至150～380℃，保溫0.5～3.0小時后降溫，離心分離，洗滌，干燥后得到產(chǎn)物。
2、 按照權(quán)利要求1所述氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法，其特征在于所述弱極性有機溶劑為氯仿、甲苯、二甲苯中至少一種。
3、 按照權(quán)利要求1所述氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法，其特征在于所述硅烷化試劑為三甲基甲氧硅烷、三丁基甲氧硅烷、三甲基氯硅烷、三丁基氯硅垸一些帶有垸基并與二氧化硅表面硅羥基發(fā)生反應的有機硅化合物。
4、 按照權(quán)利要求1所述氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法，其特征在于所述高沸點有機溶劑為含碳原子數(shù)為6 25的醚類、烴類、胺類中至少一種。
5、 按照權(quán)利要求1所述氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法，其特征在于所述金屬油酸鹽為Fe， Co， Ti， V， Cr， Mn, Ni,Cu， Zn， Y， Zr, Mo, Ru， Rh， Ag， Au, Pd， Cd， Ce， Pt， Ba， Sr， Pb，Hg， Al， Ga， In， Sn， Ge的油酸鹽中至少一種。
6、 按照權(quán)利要求2所述氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法，其特征在于所述弱極性有機溶劑為甲苯。
7、 按照權(quán)利要求3所述氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法，其特征在于所述硅垸化試劑為三甲基氯硅烷。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種氧化硅負載單分散納米粒子的納米復合物的制備方法，具體過程如下用硅烷化試劑將球形納米氧化硅表面修飾成疏水性，將干燥后的表面疏水化的納米氧化硅粒子分散于高沸點有機溶劑中，然后加入金屬油酸鹽和油酸，于150～380℃溫度條件下，利用金屬油酸鹽熱分解合成表面均勻分布有尺寸均一的金屬氧化物或金屬單質(zhì)納米粒子的氧化硅納米復合物。該方法適用性廣，設(shè)備簡單，易于實現(xiàn)控制，工藝重復性好，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，操作安全可靠，該方法合成的納米氧化硅擔載各種尺寸均一納米粒子的納米復合物可用于催化劑制備，生物傳感器，磁共振成像，光學及光電子等領(lǐng)域。
文檔編號C09C1/28GK101469139SQ20071015918
公開日2009年7月1日 申請日期2007年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月26日
發(fā)明者頁 劉, 包信和, 丁 馬 申請人:中國科學院大連化學物理研究所