中空介孔硅球的孔结构控制及其纳米Au负载

发布时间：2020-06-20 14:09

【摘要】：中空介孔SiO2微球具有成本低、生物相容性好、表面易修饰、比表面积大等优点,可作为化学物质、药物和基因等客体分子的载体,但不同客体分子对中空介孔SiO2微球的壳层孔结构有着不同的要求,近年来具有可控孔径的中空介孔SiO2微球的制备及应用备受关注。模板法是中空介孔SiO2微球最常见的制备方法之一,模板来源广泛且尺寸容易精确控制,因此很容易通过模板控制SiO2微球的尺寸与形貌,通过锻烧、刻蚀等手段去掉模板,即可达到调控中空介孔SiO2微球的壳层孔结构的目的。本文以甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)修饰的聚苯乙烯胶体粒子p(St-co-DMC)充当模板,在相对温和的反应体系中介导二氧化硅在其表面水解缩合制备了核壳型p(St-co-DMC)@SiO2杂化纳米微球,高温煅烧除去聚合物内核得到中空Si02微球,其中空腔体尺寸约为100 nm,壳层厚度约为5 nm。改变硅源前体的种类,将十八烷基三甲氧基硅烷(C18TMS)与四乙氧基硅烷(TEOS)或四甲氧基硅烷(TMOS)复配使用,减缓硅源前体水解和缩合反应的相对速率,C18TMS的加入在Si-O-Si骨架中引入长链烷基片段,形成更加疏松的SiO2骨架。实验结果表明,C18TMS的加入有助于在SiO2微球壳层形成更大的介孔结构,孔径约在10 nm-16nm范围内可调,并且还出现了大量微孔结构。利用N-3-(三甲氧基硅基)丙基乙二胺(TSD)和TEOS复配,在中空介孔Si02球内表面引入烷氨基团指导氯金酸(HAuCl4)在SiO2空腔内部还原形成直径约为10nm超细Au纳米颗粒,由于纳米Au受限在Si02壳层内部,减少了其团聚和中毒等副反应,回收利用率高。改变HAuC14溶液的浓度(1.0mM、2.0mM和3.0mM)可制备内含单个或多个Au纳米颗粒的蛋黄壳型Au@Void@SiO2。通过4-硝基苯胺的催化反应建立模型,比较分析三种具有不同孔结构的SiO2壳层的Au@Void@SiO2复合微球(SE组、SM+18组、SE+18组)的催化性能。实验结果表明三种蛋黄壳型Au@Void@SiO2复合微球的催化效率均高于相同尺寸、相同当量的Au纳米粒子,对应的反应速率常数k分别为5.06×10-3S-1,4.45×10-3S-1 和 5.35×10-3S-1,且 Si02壳层孔径的增大(SM+18组SE组SE+18组)有助于提高Au@Void @SiO2复合微球的催化效率。蛋黄壳型Au@Void@SiO2纳米微球作为催化剂使用,显示了良好的催化性能,不仅转化率高(90%),并且循环5次后依然保持相近的催化性能。
【学位授予单位】：湖北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O643.36;TB383.4
【图文】：

纺锤形,纳米粒子,纳米,二氧化硅微球

其包覆后再通过锻烧或溶解去除模板制备了邋Ｓｉ０２碗状粒子。Ｓｕ等人％使用非交联聚（４－逡逑乙烯基吡啶）微球为硬模板，以ＴＥＯＳ为硅源，制备了表面含有二氧化硅纳米粒子的杂逡逑化二氧化硅微球（图１－３邋Ｂ），然后煅烧或溶剂萃取除去模板得到具有分级结构、粒径逡逑约为１８０ｎｍ的中空二氧化硅微球（ＨＨＳＭ）（图１－３邋Ｃ）。经过表征，提出ＨＨＳＭ的可逡逑能合成机理：模板含有碱性吡啶基团的固有催化剂，少数聚合物链可以从模板基质中逸逡逑４逡逑

表面保护,策略,介孔,选择性

壳层对酸和碱的耐受性不同，利用这些差异可以选择性地去除纯的二氧化硅内核逡逑去除二氧化硅内核主要有以下两种不同的策略：表面保护刻蚀和基于结构差异的选逡逑择性刻蚀。如图１－４所示，典型的表面保护刻蚀采用聚乙烯吡咯烷酮（ＰＶＰ）保护层吸逡逑附在Ｓｉ０２实心粒子表面，随后使用适当的蚀刻剂优先蚀刻内部的二氧化硅形成中空结逡逑５逡逑

【参考文献】