本發明專利技術提出了一種介孔二氧化硅包覆磁性多壁碳納米管復合材料,該復合材料為核殼結構,化學結構式為MWCNT/CoFe
Mesoporous silica coated magnetic multi walled carbon nanotube composite material and preparation method thereof
The invention provides a mesoporous silica coated magnetic multi walled carbon nanotube composite material, the composite material is a core shell structure, and the chemical structure formula is MWCNT/CoFe
【技術實現步驟摘要】
一種介孔二氧化硅包覆磁性多壁碳納米管復合材料及其制備方法
本專利技術涉及多功能納米復合材料,具體涉及一種介孔二氧化硅包覆磁性多壁碳納米管復合材料,本專利技術還涉及該復合材料的制備方法。
技術介紹
隨著納米科技的發展,納米材料在日常生活中發揮著越來越重要的作用。特別是在疫病防控上,以納米材料為載體的納米載藥系統是近年來研究的熱點。納米載體是以納米尺度材料制成的,能夠攜帶具有診斷和治療用途的藥物和基因分子的載體。碳納米管具有納米尺寸直徑從零點幾個至幾十個納米,具有大的內外比表面積,所以無論是將藥物鍵合到其表面,還是吸附到其管內,都能達到較高的載藥量,同時可以穿過細胞膜,跨越生物體內的多種屏障,到達各種生物器官,并最終進入到細胞內部。此外,還可以通過控制藥物分子在碳納米管上的連接方式實現藥物的控釋、緩釋。隨著各種修飾生物分子的納米裝置制作成功,作為一種新型醫用材料已經進入應用研究領域。隨著現代科技的快速發展,單一的納米材料已經不能滿足人們的需求,現代材料發展的趨勢是將兩種或兩種以上單一材料合成為一種性能優異的復合材料。因此,將碳納米管與其它功能納米顆粒復合,有望提高這些功能納米顆粒的性能、賦予它們新的性能,得到性能更多更好的新型納米復合材料。近年來,磁性納米材料因為具有磁性微粒的快速分離的優異特性,在生物、化學、醫學等交叉科學領域具有廣泛的應用,得到越來越多科研工作者的關注。在已報道的各類磁性納米材料中,尖晶石型CoFe2O4納米磁性材料具有溫和的飽和磁化強度(Ms)、高熱穩定性和化學穩定性等特性。這些特性使得它在高密度信息儲存、催化、生物靶向給藥和磁共振影像等領域都有重要的應用。原始碳納米管由于其自身所具有的疏水結構,使其難以均勻分散于體液之中,容易在生物組織和細胞中聚集。如果采用化學方法對原始碳納米管進行共價或非共價修飾,可以提高碳納米管的溶解度,增強生物相容性。介孔二氧化硅材料具有較大的比表面積和孔容,優良的生物相容性和表面易于修飾等優點,在藥物分子裝載與輸送、化學催化、生物分子篩選等領域得到了廣泛關注。因此,在磁性碳納米管表面通過共價鍵的作用方式包覆均勻的二氧化硅殼層,既可以解決其在溶液中的分散穩定性,又可以保護其自身結構,更重要的是二氧化硅表面富含的硅羥基易于化學修飾,可進一步改性。說明內容本專利技術所要解決的技術問題是提供一種介孔二氧化硅包覆磁性多壁碳納米管復合材料,該復合材料磁敏感度強,比表面積極大;本專利技術還涉及該復合材料的制備方法,該方法便捷,合成條件、合成裝置及技術流程簡單。為解決上述技術問題,本專利技術所采取的技術方案是:一種介孔二氧化硅包覆磁性多壁碳納米管復合材料,該復合材料為核殼結構,其化學結構式為MWCNT/CoFe2O4@mSiO2;經SEM、TEM測試結果表明該復合材料為管狀形貌,通過SQUID-VSM測試結果分別表明該復合材料具有較強的磁性。該復合材料的制備方法為:首先制備MWCNT/CoFe2O4磁性碳納米管材,再利用MWCNT/CoFe2O4磁性碳納米管材制備MWCNT/CoFe2O4@mSiO2介孔復合材料;所述制備MWCNT/CoFe2O4磁性碳納米管材的步驟如下:⑴.將FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O按照摩爾比為2:1的比例混合并溶于90℃的DEG中,攪拌30min,使其充分溶解;其中,每10mLDEG溶解0.55~0.59g的混合固體;⑵.將NaOH固體溶于90℃的DEG中,充分攪拌使其溶解;其中FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O和NaOH的摩爾比為2:1:8,每5mLDEG溶解0.20~0.25gNaOH;⑶.將MWCNT溶于常溫下的DEG,劇烈攪拌30min;其中10mLDEG溶解0.0010~0.0015gMWCNT;⑷.將步驟⑵的溶液與DEA依次加入到步驟⑴中,劇烈攪拌10min;⑸.將步驟⑷的混合溶液加入到步驟⑶中,攪拌30min后,將混合溶液轉入反應釜中,并將反應釜置于恒溫干燥箱中在180~200℃條件下干燥8~10h,自然冷卻至室溫后取出反應釜,磁分離后得到黑色的MWCNT/CoFe2O4納米管,備用;⑹.將步驟⑸得到的MWCNT/CoFe2O4用去離子水和乙醇反復洗滌并分散,而后在60℃的條件下真空烘干10~12h,自然冷卻得到干燥的MWCNT/CoFe2O4納米管;所述利用MWCNT/CoFe2O4磁性碳納米管材合成MWCNT/CoFe2O4@mSiO2的步驟如下:⑴.將CTAB溶于無水乙醇、濃氨水和去離子水的混合溶液中,充分攪拌溶解;其中,混合液中乙醇、去離子水和濃氨水的體積比為60:80:1,每140~150mL的混合液中分散0.3~0.4gCTAB;⑵.將MWCNT/CoFe2O4超聲分散在步驟⑴中,機械攪拌30min;其中MWCNT/CoFe2O4與CTAB的質量比為1:3;⑶.將0.40~0.50mLTEOS逐滴加入步驟⑵混合溶液中,室溫下機械攪拌6~8h,磁分離得到含CTAB的MWCNT/CoFe2O4@mSiO2,備用;⑷.將步驟⑶中得到的MWCNT/CoFe2O4@mSiO2用去離子水和乙醇反復洗滌并分散,而后在60℃的條件下真空烘干8~10h,自然冷卻得到含CTAB的灰色MWCNT/CoFe2O4@mSiO2,備用;⑸.將步驟⑷中得到的MWCNT/CoFe2O4@mSiO2溶于丙酮,超聲30min;轉入三頸燒瓶中,75℃~100℃油浴中回流6~10h后,磁分離,并用丙酮洗滌一次,再添加丙酮繼續回流6~10h;其中,每克含CTAB的MWCNT/CoFe2O4@mSiO2對應200mL的丙酮,此回流過程重復2~3次;⑹.將步驟⑸中磁分離后得到的MWCNT/CoFe2O4@mSiO2用丙酮反復洗滌并分散,而后在60℃的條件下真空烘干8~10h,自然冷卻得到灰色MWCNT/CoFe2O4@mSiO2。所述反應釜為聚四氟乙烯反應釜,且反應釜內的填充量不超過其容積的80%。本專利技術采用上述技術方案實現了CoFe2O4磁學性質和碳納米管大比表面積的有效集成,成功的制備了以MWCNT/CoFe2O4為芯,介孔SiO2為殼的復合材料,該復合物在室溫條件下表現出良好的鐵磁性行為,磁敏感度強,都夠被很小的外磁場磁化,有利于生物造影或藥物載體應用后的樣品分離和回收,剩余磁化強度幾乎為零,表現出良好的超順磁特性。此外,該復合物以碳納米管為基體包覆介孔二氧化硅,擁有極大的比表面積,大大增強了其作為藥物載體的負載量。本專利技術的制備方法非常便捷,需要條件簡單,合成裝置簡單,技術流程簡單易懂。附圖說明圖1為本專利技術制備產品的X射線電子衍射(XRD)圖;圖2為本專利技術制備產品的掃描電鏡(SEM)圖;圖3為本專利技術制備產品的透射電鏡(TEM)圖;圖4為本專利技術制備產品的室溫磁滯回線(Loop)圖;圖5為本專利技術制備產品的N2吸脫附曲線。具體實施方式下面結合具體實施例對本專利技術做進一步的闡述。本專利技術一種介孔二氧化硅包覆磁性多壁碳納米管復合材料,該復合材料為核殼結構,其化學結構式為MWCNT/CoFe2O4@mSiO2;經SEM、TEM測試結果表明該復合材料為管狀形貌,通過SQUID-VSM測試結果分別表明該復合材料具有較強的磁性。實施例1一種介孔二氧化硅包覆磁性多本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種介孔二氧化硅包覆磁性多壁碳納米管復合材料,其特征是該復合材料為核殼結構,其化學結構式為MWCNT/CoFe
【技術特征摘要】
1.一種介孔二氧化硅包覆磁性多壁碳納米管復合材料,其特征是該復合材料為核殼結構,其化學結構式為MWCNT/CoFe2O4@mSiO2;經SEM、TEM測試結果表明該復合材料為管狀形貌,通過SQUID-VSM測試結果分別表明該復合材料具有磁性。2.一種制備權利要求1所述的介孔二氧化硅包覆磁性多壁碳納米管復合材料的方法,其特征是首先制備MWCNT/CoFe2O4磁性碳納米管材,再利用MWCNT/CoFe2O4磁性碳納米管材制備MWCNT/CoFe2O4@mSiO2介孔復合材料;所述制備MWCNT/CoFe2O4磁性碳納米管材的步驟如下:⑴.將FeCl3·6H2O和CoCl2·6H2O按照摩爾比為2:1的比例混合并溶于90℃的DEG中,攪拌30min,使其充分溶解;其中,每10mLDEG溶解0.55~0.59g的混合固體;⑵.將NaOH固體溶于90℃的DEG中,充分攪拌使其溶解;其中FeCl3·6H2O、CoCl2·6H2O和NaOH的摩爾比為2:1:8,每5mLDEG溶解0.20~0.25gNaOH;⑶.將MWCNT溶于常溫下的DEG,劇烈攪拌30min;其中10mLDEG溶解0.0010~0.0015gMWCNT;⑷.將步驟⑵的溶液與DEA依次加入到步驟⑴中,劇烈攪拌10min;⑸.將步驟⑷的混合溶液加入到步驟⑶中,攪拌30min后,將混合溶液轉入反應釜中,并將反應釜置于恒溫干燥箱中在180~200℃條件下干燥8~10h,自然冷卻至室溫后取出反應釜,磁分離后得到黑色的MWCNT/CoFe2O4納米管,備用;⑹.將步驟⑸得到的MWCNT/CoFe2O4用去離子水和乙醇反復洗滌并分散,而后在60℃的條件下真空烘干10~12h,自然冷卻得到干燥的...
【專利技術屬性】
技術研發人員:范會濤,馮玉全,邢小靜,李波,仲志國,楊昱涵,王聰聰,趙玲,
申請(專利權)人:南陽師范學院,
類型:發明
國別省市:河南,41
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