專利名稱：空心SiO₂納米粒子的合成方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種空心無機納米粒子的合成方法，具體地說是一種空心Si02納
米粒子的合成方法。
背景技術：
具有特定形態(tài)的納米級有機/無機復合粒子顯現出引人注目的性質，其應用日 趨廣泛。按照前體粒子的不同，有機/無機納米復合粒子可分為有機核-無機殼體 系和無機核-有機殼體系。聚合物包覆無機粒子或無機物包覆聚合物粒子都可以改 變前體粒子的性質并得到具有特定結構和形態(tài)的納米復合粒子。無機物包覆聚合
物納米復合粒子的制備方法有溶膠-凝膠、雜凝聚和層層自組裝法。溶膠-凝膠法 是制備納米復合粒子最有吸引力的一種方法，它要求無機物和聚合物粒子(核) 表面之間有較好的化學親合力。功能化聚合物粒子(核)是改善它與無機粒子之 間親合力的一種有效方法。使納米復合粒子中的聚合物核溶解就形成空心無機納 米粒子。它具有低密度、高比表面積、高穩(wěn)定性和表面滲透性，其中空部分可容 納客體分子，從而產生奇特的基于微觀"封裝"效應的性質，可應用在光學、醫(yī) 藥、制藥、電磁學、化學、生物和材料科學等領域。

發(fā)明內容
發(fā)明目的本發(fā)明的目的是提供一種空心Si02納米粒子的合成方法。 技術方案本發(fā)明所述的空心Si02納米粒子的合成方法，包括以下步驟
(1) 反應容器中加入苯乙烯(St)、聚乙烯吡咯垸酮(PVP)和7K， N2保護下 攪拌30 min;其重量比是St為9.93-9.43%，PVP為0.74-5.66%，水為89.33-84.91%。
(2) N2保護下，將步驟(1)的混合物加熱到70。C，加入與步驟(1)中St 等重量的過硫酸鉀(KPS)水溶液(1%,質量分數)反應24h，得到PVP功能化 聚苯乙烯(PS)乳液。
(3) 反應容器中加入乙醇、NH40H和步驟(2)所得的PVP功能化PS乳液，攪拌、保持在70。C;其重量比是乙醇為93.73-91.43%, NH4OH為0.84-3.28%， PVP功能化PS乳液為5.43-5.29%。
(4) 加入2.0-4.0倍步驟(3)中PVP功能化PS乳液重量的芷硅酸乙酯(TEOS) 乙醇溶液(50%，質量分數)，進行Si02包覆PS粒子反應10-20h。
(5) 繼續(xù)攪拌3-6h， PS粒子(核)被溶解，得到空心Si92納米粒子懸浮液。
(6) 對步驟(5)所得的懸浮液進行離心分離即得到空心Si02納米粒子。 在PS聚合過程中，PVP起著分散、穩(wěn)定作用，所合成的PS粒子表面吸附有
PVP。在NH4OH/乙醇溶液中，TEOS發(fā)生水解和縮聚反應生成納米Si02粒子。通 過PVP分子中的堿性N原子和Si02粒子表面的酸性羥基之間的酸-堿相互作用， 納米Si02粒子吸附沉積到PS粒子表面形成Si02殼，得到PS-Si02納米復合粒子。 使PS粒子(核)溶解就得到空心Si02納米粒子。
PVP用量對空心Si02納米粒子的平均尺寸有影響。PVP用量增加，PS粒子數 增加，PS粒子的平均尺寸下降，從而導致空心Si02納米粒子的平均尺寸下降。 NH4OH用量對空心Si02納米粒子的表面形態(tài)有影響。NH40H用量增加，所制備 的空心Si02納米粒子表面變得粗糙。TEOS用量對空心Si02納米粒子的殼層厚度 有影響。TEOS用量增加，空心Si02納米粒子的殼層厚度增加。這是因為TEOS
用量增加導致Si02生成數量增加的緣故。
有益效果合成前體粒子時無需使用共單體，所用的引發(fā)劑是常用廉價引發(fā) 劑KPS; PVP功能化PS乳液能夠直接用于Si02包覆過程，不需進行溶劑交換或 離心處理。


附圖是空心Si02納米粒子的TEM照片。
具體實施方式
實施例l:
一種本發(fā)明所述的空心Si02納米粒子的合成方法，它包括以下步驟
1 、 PVP功能化PS乳液制備250 mL反應瓶中加入10.0 g St、 0.75 g PVP、90.0 gzK, N2保護下室溫攪拌30min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液 質量分數)反應24h，得到PVP功能化PS乳液。 2、空心Si02粒子制備250 mL反應瓶中加入95.0 g乙醇、0.85gNH4OH、 5.5 g步驟1合成的PVP功能化PS乳液，70。C下加入11.0 g TEOS乙醇溶液(50%， 質量分數)反應10h;繼續(xù)攪拌5h;將反應產物離心分離即得到空心Si02納米粒 子。
實施例2:
另一種本發(fā)明所述的空心Si02納米粒子的合成方法，它包括以下步驟
1、 PVP功能化PS乳液制備:250 mL反應瓶中加入10.0 gSt、 1.50gPVP、 90.0 g水，N2保護下室溫攪拌30min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液
(1%,質量分數)反應24h，得到PVP功能化PS乳液。
2、 空心Si02粒子制備250 mL反應瓶中加入95.0 g乙醇、0.85gNH4OH、 5.5 g步驟1合成的PVP功能化PS乳液，70。C下加入16.5 g TEOS乙醇溶液(50%， 質量分數)反應15h;繼續(xù)攪拌4h;將反應產物離心分離即得到空心Si02納米粒 子。
實施例3:
另一種本發(fā)明所述的空心SK)2納米粒子的合成方法，它包括以下步驟
1、 PVP功能化PS乳液制備:250 mL反應瓶中加入10.0 gSt、 3.00gPVP、 90.0 g水，N2保護下室溫攪拌30min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液
(1%，質量分數)反應24h，得到PVP功能化PS乳液。
2、 空心Si02粒子制備250 mL反應瓶中加入95.0 g乙醇、0.85g職OH、 5.5 g步驟1合成的PVP功能化PS乳液，70。C下加入11.0 g TEOS乙醇溶液(50%， 質量分數)反應10h;繼續(xù)攪拌6h;將反應產物離心分離即得到空心Si02納米粒 子。
實施例4:
另一種本發(fā)明所述的空心Si02納米粒子的合成方法，它包括以下步驟1、 PVP功能化PS乳液制備:250 mL反應瓶中加入10.0 gSt、 6.00gPVP、 90.0 g水，N2保護下室溫攪拌30min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液
(1%，質量分數)反應24h，得到PVP功能化PS乳液。
2、 空心Si02粒子制備250mL反應瓶中加入95.0g乙醇、1.7OgNH4OH、 5.5 g步驟1合成的PVP功能化PS乳液，70°C下加入13.2 g TEOS乙醇溶液(50%， 質量分數)反應12h;繼續(xù)攪拌5h;將反應產物離心分離即得到空心Si02納米粒 子。
實施例5:
另一種本發(fā)明所述的空心Si02納米粒子的合成方法，它包括以下步驟
1、 PVP功能化PS乳液制備:250 mL反應瓶中加入10.0 gSt、 2.00gPVP、 90.0 g水，N2保護下室溫攪拌30min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液
(1%，質量分數)反應24h,得到PVP功能化PS乳液。
2、 空心Si02粒子制備250 mL反應瓶中加入95.0 g乙醇、3.4OgNH4OH、 5.5 g步驟1合成的PVP功能化PS乳液，70。C下加入11.0 g TEOS乙醇溶液(50%， 質量分數)反應10h;繼續(xù)攪拌3h;將反應產物離心分離即得到空心Si02納米粒 子。
實施例6:
另一種本發(fā)明所述的空心Si02納米粒子的合成方法，它包括以下步驟
1、 PVP功能化PS乳液制備:250 mL反應瓶中加入10.0 gSt、 2.50gPVP、 90.0 g水，N2保護下室溫攪拌30min，然后加熱到70°C，加入10.0 g KPS水溶液
(1%，質量分數)反應24h，得到PVP功能化PS乳液。
2、 空心Si02粒子制備250 mL反應瓶中加入95.0 g乙醇、1.28gNH4OH、 5.5 g步驟1合成的PVP功能化PS乳液，70°C下加入22.0 g TEOS乙醇溶液(50%， 質量分數)反應20h;繼續(xù)攪拌3h;將反應產物離心分離即得到空心Si02納米粒 子。
權利要求
1、一種空心SiO2納米粒子的合成方法，其特征在于該合成方法包括以下步驟(1)反應容器中加入苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和水，N2保護下攪拌30min；其重量比是苯乙烯為9.93-9.43％，聚乙烯吡咯烷酮為0.74-5.66％，水為89.33-84.91％；(2)N2保護下，將步驟(1)的混合物加熱到70℃，加入與步驟(1)中苯乙烯等重量的質量分數為1％的過硫酸鉀水溶液，反應24h，得到聚乙烯吡咯烷酮功能化聚苯乙烯乳液；(3)反應容器中加入乙醇、NH4OH和步驟(2)所得的聚乙烯吡咯烷酮功能化聚苯乙烯乳液，攪拌、保持在70℃；其重量比是乙醇為93.73-91.43％，NH4OH為0.84-3.28％，聚乙烯吡咯烷酮功能化聚苯乙烯乳液為5.43-5.29％；(4)加入2. 0-4.0倍步驟(3)中聚乙烯吡咯烷酮功能化聚苯乙烯乳液重量的質量分數為50％的正硅酸乙酯乙醇溶液，進行SiO2包覆聚苯乙烯粒子反應10-20h；(5)繼續(xù)攪拌3-6h，聚苯乙烯粒子即核被溶解，得到空心SiO2納米粒子懸浮液；(6)對步驟(5)所得的懸浮液進行離心分離即得到空心SiO2納米粒子。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空心SiO₂納米粒子的合成方法，其方法是反應容器中加入苯乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和水，N₂保護下攪拌，加熱到70℃，加入過硫酸鉀水溶液進行聚合反應，得到聚乙烯吡咯烷酮功能化聚苯乙烯乳液；反應容器中加入乙醇、NH₄OH和聚乙烯吡咯烷酮功能化聚苯乙烯乳液，攪拌、保持在70℃，加入正硅酸乙酯乙醇溶液進行SiO₂包覆聚苯乙烯粒子反應；加完后繼續(xù)攪拌一段時間，聚苯乙烯粒子即核被溶解，得到空心SiO₂納米粒子懸浮液，進行離心分離即得到空心SiO₂納米粒子。本發(fā)明的優(yōu)點是制備聚合物前體粒子時無需使用共單體，使用常用廉價的引發(fā)劑過硫酸鉀；聚乙烯吡咯烷酮功能化聚苯乙烯乳液能夠直接用于SiO₂包覆過程，不用進行溶劑交換或離心處理。
文檔編號C01B33/18GK101423222SQ20081023612
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月24日 優(yōu)先權日2008年11月24日
發(fā)明者吳石山, 健 沈 申請人:南京大學