專利名稱：有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種納米技術(shù)領(lǐng)域的修飾納米粒子的方法，特別是一種有機(jī) 單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法。
背景技術(shù)：
中孔硅納米粒子的表面積可達(dá)1000mVg，孔徑在2 — 10nm左右，粒子直徑在 50 — 200 nm之間。由于它的這些特性，中孔硅納米粒子可在催化、復(fù)合材料、 制藥、吸附、分離等科學(xué)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。在應(yīng)用中孔硅納米粒子時， 一個 關(guān)鍵技術(shù)是對中孔硅納米粒子表面進(jìn)行修飾。修飾后的中孔硅納米粒子具有很好 的穩(wěn)定性，還可增強(qiáng)對客體分子的結(jié)合能力和選擇性。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，目前用于中孔硅納米粒子表面修飾主要是 用正硅酸乙酯和有機(jī)硅酯水解共聚的方法。Johannes Kobler等人在《ACS Nano》 (美國化學(xué)會納米，2008， 4， 791 — 799)上公開了一種修飾中孔硅納米粒子的 方法。這種方法是用正硅酸乙酯和乙基、苯基、胺基等取代的有機(jī)硅酯水解、共 聚，得到有機(jī)基團(tuán)修飾的中孔硅納米粒子。檢索中還發(fā)現(xiàn)，S叩ratin Giri等人 在《Ange腿ndte Chemie International Edition》(德國應(yīng)用化學(xué)，2005， 44， 5038 — 5044)上公開了一種巰基取代硅酯和正硅酸乙酯水解、共聚，得到巰基修 飾的中孔硅納米粒子。但是這些方法都有一個顯而易見的缺點，即中孔硅納米粒 子表面有機(jī)基團(tuán)覆蓋程度低，中孔硅納米粒子表面有大量區(qū)域不能被有機(jī)基團(tuán)修 飾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有機(jī)單分子層修飾中孔硅 納米粒子的方法，可在中孔硅納米粒子表面形成有機(jī)單分子層，能使絕大多數(shù)中 孔硅納米粒子表面被有機(jī)單分子層覆蓋，最高可使有機(jī)單分子層在中孔硅納米粒 子表面達(dá)到100%覆蓋。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明先用水對中孔納米粒子表面潤
濕，然后分散在干燥的有機(jī)溶劑中，第一次攪拌，加入有機(jī)氯硅垸，再攪拌，過 濾，洗滌、干燥，得到功能化的中孔硅納米粒子。
所述中孔納米粒子與水的質(zhì)量比為1: 0.01 0.4。
所述有機(jī)氯硅烷的加入量取決于加入水的量。加入水的量與有機(jī)氯硅垸的摩 爾比為1: 1 1.2。
所述有機(jī)溶劑，其用量為1克中孔硅納米粒子加入10 300毫升的有機(jī)溶劑。
所述的中孔硅納米粒子孔徑為2nm 10nm，粒子平均直徑100nm。 所述的有機(jī)溶劑為甲苯、苯、正己烷、四氫呋喃、正庚烷中一種或者幾種。 所述的有機(jī)氯硅垸為乙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、苯基三氯硅烷、丙基 三氯硅烷、'異丙基三氯硅烷、丁基三氯硅烷、辛基三氯硅垸中一種或者幾種。 所述第一次攪拌，其時間為0.5 3小時。 所述的再攪拌，其時間為3 12小時。 所述洗滌，是指用甲苯和異戊醇依次洗滌。
本發(fā)明簡單易行，在室溫下就可以反應(yīng)完成。本發(fā)明能使絕大多數(shù)中孔硅納 米粒子表面被有機(jī)單分子層覆蓋，最高可使有機(jī)單分子層在中孔硅納米粒子表面 達(dá)到100%覆蓋。
具體實施例方式
下面對本發(fā)明的實施例作詳細(xì)說明本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下
進(jìn)行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限 于下述的實施例。 實施例1
取孔徑為2nm的中孔硅納米粒子lg，分散在10ml的甲苯中，加入0. Olg 的水，攪拌0.5h， 然后加入O. 00067摩爾的乙基三氯硅垸，攪拌3h， 過濾， 用甲苯、異戊醇依次洗滌，干燥，得到乙基功能化的中孔硅納米粒子。5%中孔 硅納米粒子表面被乙基和苯基覆蓋。
實施例2
取孔徑為5.6nm的中孔硅納米粒子lg，分散在50ml的甲苯中，加入O. lg 的水，攪拌2h，然后加入O. 00556摩爾的乙烯基三氯硅垸，攪拌8h，過濾，
用甲苯、異戊醇依次洗滌，干燥，得到乙基功能化的中孔硅納米粒子。30%中孔 硅納米粒子表面被乙烯基覆蓋。 實施例3
取孔徑為lOnm的中孔硅納米粒子lg，分散在100ml的甲苯中，加入0. 2g 的水，攪拌2h，然后加入0.0133摩爾的乙烯基三氯硅烷，攪拌12h，過濾， 用甲苯、異戊醇依次洗滌，干燥，得到乙烯基功能化的中孔硅納米粒子。72%中 孔硅納米粒子表面被乙烯基覆蓋。
實施例4
取孔徑為6. 5 nm的中孔硅納米粒子lg， 分散在200ml甲苯100ml苯的混 合溶劑中，加入0. 2g的水，攪拌2h，然后加入0. 0133摩爾的乙烯基三氯硅烷， 攪拌12h，過濾，用苯、異戊醇依次洗滌，干燥，得到乙烯基功能化的中孔硅 納米粒子。70%中孔硅納米粒子表面被乙烯基覆蓋。
實施例5
取孔徑為6. 5 nm的中孔硅納米粒子lg， 分散在100ml甲苯100ml正己垸 的混合溶劑中，加入0.3g的水，攪拌2h，然后加入0.01摩爾的乙烯基三氯硅 烷和0.01摩爾的丁基三氯硅烷，攪拌12h，過濾，用苯、異戊醇依次洗滌，干 燥，得到乙烯基功能化的中孔硅納米粒子。92%中孔硅納米粒子表面被乙烯基和
丁基覆蓋。 實施例6
取孔徑為6. 5 nm的中孔硅納米粒子lg， 分散在100ml苯100ml正庚烷的 混合溶劑中，加入0. 4g的水，攪拌2h， 然后加入0. 01278摩爾的乙烯基三氯 硅烷和0.01278摩爾的苯基三氯硅烷，攪拌12h，過濾，用苯、異戊醇依次洗 滌，干燥，得到乙烯基和苯基功能化的中孔硅納米粒子。95%中孔硅納米粒子表 面被乙烯基和苯基覆蓋。
實施例7
取孔徑為5 nm的中孔硅納米粒子lg， 分散在100ml苯100ml四氫呋喃的 混合溶劑中，加入0.3g的水，攪拌3h，然后加入0.01摩爾的丙基三氯硅垸和 0.01摩爾的異丙基三氯硅垸，攪拌12h，過濾，用甲苯、異戊醇依次洗滌，干 燥，得到丙基和異丙基功能化的中孔硅納米粒子。84%中孔硅納米粒子表面被丙
基和異丙基覆蓋。 實施例8
取孔徑為6. 5 nm的中孔硅納米粒子lg，分散在300ral苯中，加入0. 4g的 水，攪拌3h，然后加入O. 01333摩爾的丙基三氯硅烷和O. 01333摩爾的辛基三 氯硅烷，攪拌12h，過濾，用甲苯、異戊醇依次洗滌，干燥，得到丙基和辛基 功能化的中孔硅納米粒子。92 %中孔硅納米粒子表面被丙基和辛基對覆蓋。
實施例9
取孔徑為6. 5 nm的中孔硅納米粒子lg， 分散在300ml苯中，加入0. 4g的 水，攪拌3h，然后加入O. 026667摩爾的乙烯基三氯硅烷，攪拌12h， 過濾， 用甲苯、異戊醇依次洗滌，干燥，得到乙烯基功能化的中孔硅納米粒子。100% 中孔硅納米粒子表面被乙烯基單分子層對覆蓋。
權(quán)利要求
1、一種有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法，其特征在于，先用水對中孔納米粒子表面潤濕，然后分散在干燥的有機(jī)溶劑中，第一次攪拌，加入有機(jī)氯硅烷，再攪拌，過濾，洗滌、干燥，得到功能化的中孔硅納米粒子。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法，其特 征是，所述中孔納米粒子與水的質(zhì)量比為1: 0.01 0.4，有機(jī)氯硅垸的加入量取決于加入水的量，加入水的量與有機(jī)氯硅垸的摩爾比為1: 1 1.2。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法，其特 征是，所述有機(jī)溶劑，其用量為1克中孔硅納米粒子加入10 300毫升的有機(jī)溶劑。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方 法，其特征是，所述的中孔硅納米粒子孔徑為2nm-10nm，粒子平均直徑100nm。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法， 其特征是，所述的有機(jī)溶劑為甲苯、苯、正己垸、四氫呋喃、正庚烷中一種或幾 種。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法， 其特征是，所述的有機(jī)氯硅垸為乙基三氯硅烷、乙烯基三氯硅烷、苯基三氯硅垸、 丙基三氯硅烷、異丙基三氯硅烷、丁基三氯硅烷、辛基三氯硅烷中一種或幾種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法，其特 征是，所述第一次攪拌，其時間為0.5 3小時。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法，其特 征是，所述的再攪拌，其時間為3 12小時。
9、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法，其特 征是，所有反應(yīng)都在室溫下進(jìn)行。
10、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法，其 特征是，所述洗滌，是指用甲苯和異戊醇依次洗滌。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是一種納米技術(shù)領(lǐng)域的有機(jī)單分子層修飾中孔硅納米粒子的方法，中孔硅納米粒子先用水對中孔硅納米粒子表面潤濕，然后分散在干燥的有機(jī)溶劑中，攪拌，加入有機(jī)氯硅烷。再攪拌一定時間后，過濾，洗滌、干燥，得到功能化的中孔硅納米粒子。本發(fā)明簡單易行，在室溫下就可以使反應(yīng)完成。本發(fā)明使中孔硅納米粒子表面形成有機(jī)單分子層，有機(jī)單分子層在中孔硅納米粒子表面覆蓋程度高，最高可使100％中孔硅納米粒子表面被有機(jī)單分子層覆蓋。
文檔編號C01B33/021GK101391771SQ200810201610
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月23日
發(fā)明者張亞非, 魏良明 申請人:上海交通大學(xué)