中空介孔氧化硅纳米颗粒的制备及应用进展
发布时间：2021-10-24 15:26
集空腔与介孔结构于一体的中空介孔氧化硅纳米材料（HMSNs）因其高比表面积、可调孔径、低密度和高渗透等特性,而在诸多领域展现了极大的潜在应用前景。该文对中空-介孔氧化硅纳米颗粒的主要制备方法及其优缺点进行了概述,着重阐述了硬核模板法、液体界面组装法和界面重组与转换法的研究进展;同时,介绍了中空介孔氧化硅纳米颗粒在生物医药、催化和光学领域方面的应用。最后,对其制备和应用目前存在的挑战以及后续突破方向进行了分析和展望。
【文章来源】：精细化工. 2020,37(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同硬核模板制备HMSNs路线
不同硬核模板制备HMSNs路线
为实现中空-介孔SiO2的多种形貌调控，HAN等[24]基于水溶液中离子液体1-癸基-3-甲基咪唑氯化物（[Dmim]Cl）在氢键和π-π共轭作用下可形成球形胶束，TEOS在酸性溶液中水解速率快而缩合慢的特点，使其形成稳定的低聚物Si(OC2H5)4–X(OH)X；经90℃老化，[Dmim]Cl胶束堆积，球形体积增大，Si(OC2H5)4–X(OH)X在其表面聚合结晶，最终制得粒径、壳层厚度分别约为4μm和200 nm的中空球形SiO2。当将非离子型表面活性剂P123(PEO20PPO70PEO20）引入到[Dmim]Cl胶束溶液后，其聚环氧丙烷（PPO）块与[Dmim]Cl的疏水作用，使P123嵌入[Dmim]Cl胶束堆积球中形成混合胶束，而聚环氧乙烷（PEO）块可通过氢键与硅酸盐低聚物作用，改变胶束的自组装形态，制得长、宽、内径分别约为15、3、2μm的棱柱型中空管状SiO2（图2）。该法借助离子液体特性、表面活性剂、前驱体彼此之间的氢键作用，控制SiO2沿胶束模板定向成核、生长和排列，实现了对球形和管状形貌颗粒调控，但合成的颗粒粒径较大且分布较宽。YAN等[25]则利用自主合成的四苯乙烯（TPE）功能化双子表面活性剂CTPE-C6-CTPE中TPE基团的疏水特性在水溶液中可形成空腔，再通过控制CTPE-C6-CTPE与CTAB之间的物质的量比，实现中空、拨浪鼓核-壳式结构的有效调控；合成的中空-介孔棒状氧化硅虽然也存在粒径均一度较低，但粒径尺寸更小（如AIE-SNs-15颗粒的长、宽、壳层厚度分别约为350、200、12 nm），且具有良好的发光性能和荧光功能，其表面增加的疏水性和π-π共轭作用对疏水性抗癌药物展现了更高的负载能力。为同步实现多功能HMSNs的制备，LI等[26]利用基于过渡金属与双齿状配体构成的负电性配合物（L2EO4）可与带正电荷的二嵌段共聚物（P2MVP128-b-PEO477），在电荷作用力的驱动下自组装形成内（配合物）-外（共聚物）结构的混合胶束，再将SiO2沉积到共聚物表面后，通过煅烧制成内腔含有超小粒径（<2 nm）金属氧化物（如Mn、Co、Ni、Cu、Zn）的HMSNs（图3a）；其可在催化、药物传递和吸附等多个领域作为有效的纳米反应器。而SUN等[27]不利用表面活性剂易形成空腔等特性，而直接采用1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷（BTEE）和TEOS混合物与水可形成O/W微乳液，同时也作为体系的硅源；使界面的BTEE/TEOS在碱的催化作用下发生水解、缩合后，油滴内部的BTEE/TEOS向界面扩散被迅速消耗，此时再向体系中加入CTAB-扩孔剂，成功合成了孔径更大（4.2 nm）的有机-无机杂化HMSNs。且报道三甲苯相比于P123-2900、环己烷等扩孔剂，对壳层孔径、颗粒分散性、中空空腔具有更明显的促进效果（图3b）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中空介孔二氧化硅微球的制备及研究进展[J]. 高朋,余传柏,杜琳琳,罗海强,李忆秋,韦春. 化工新型材料. 2019(03)
[2]纳米二氧化硅毒性研究进展[J]. 张玲,张金波,王梦娇,袁琦峰,周子靖,朱金玲,吴祥红,金岳雷. 环境与健康杂志. 2017(10)
[3]溶胶-凝胶法制备二氧化硅微球研究进展概述[J]. 郭倩,朱朋莉,孙蓉,汪正平. 集成技术. 2015(01)
本文编号：3455518
【文章来源】：精细化工. 2020,37(07)北大核心EICSCD
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
不同硬核模板制备HMSNs路线
不同硬核模板制备HMSNs路线
为实现中空-介孔SiO2的多种形貌调控，HAN等[24]基于水溶液中离子液体1-癸基-3-甲基咪唑氯化物（[Dmim]Cl）在氢键和π-π共轭作用下可形成球形胶束，TEOS在酸性溶液中水解速率快而缩合慢的特点，使其形成稳定的低聚物Si(OC2H5)4–X(OH)X；经90℃老化，[Dmim]Cl胶束堆积，球形体积增大，Si(OC2H5)4–X(OH)X在其表面聚合结晶，最终制得粒径、壳层厚度分别约为4μm和200 nm的中空球形SiO2。当将非离子型表面活性剂P123(PEO20PPO70PEO20）引入到[Dmim]Cl胶束溶液后，其聚环氧丙烷（PPO）块与[Dmim]Cl的疏水作用，使P123嵌入[Dmim]Cl胶束堆积球中形成混合胶束，而聚环氧乙烷（PEO）块可通过氢键与硅酸盐低聚物作用，改变胶束的自组装形态，制得长、宽、内径分别约为15、3、2μm的棱柱型中空管状SiO2（图2）。该法借助离子液体特性、表面活性剂、前驱体彼此之间的氢键作用，控制SiO2沿胶束模板定向成核、生长和排列，实现了对球形和管状形貌颗粒调控，但合成的颗粒粒径较大且分布较宽。YAN等[25]则利用自主合成的四苯乙烯（TPE）功能化双子表面活性剂CTPE-C6-CTPE中TPE基团的疏水特性在水溶液中可形成空腔，再通过控制CTPE-C6-CTPE与CTAB之间的物质的量比，实现中空、拨浪鼓核-壳式结构的有效调控；合成的中空-介孔棒状氧化硅虽然也存在粒径均一度较低，但粒径尺寸更小（如AIE-SNs-15颗粒的长、宽、壳层厚度分别约为350、200、12 nm），且具有良好的发光性能和荧光功能，其表面增加的疏水性和π-π共轭作用对疏水性抗癌药物展现了更高的负载能力。为同步实现多功能HMSNs的制备，LI等[26]利用基于过渡金属与双齿状配体构成的负电性配合物（L2EO4）可与带正电荷的二嵌段共聚物（P2MVP128-b-PEO477），在电荷作用力的驱动下自组装形成内（配合物）-外（共聚物）结构的混合胶束，再将SiO2沉积到共聚物表面后，通过煅烧制成内腔含有超小粒径（<2 nm）金属氧化物（如Mn、Co、Ni、Cu、Zn）的HMSNs（图3a）；其可在催化、药物传递和吸附等多个领域作为有效的纳米反应器。而SUN等[27]不利用表面活性剂易形成空腔等特性，而直接采用1,2-二(三乙氧基硅基)乙烷（BTEE）和TEOS混合物与水可形成O/W微乳液，同时也作为体系的硅源；使界面的BTEE/TEOS在碱的催化作用下发生水解、缩合后，油滴内部的BTEE/TEOS向界面扩散被迅速消耗，此时再向体系中加入CTAB-扩孔剂，成功合成了孔径更大（4.2 nm）的有机-无机杂化HMSNs。且报道三甲苯相比于P123-2900、环己烷等扩孔剂，对壳层孔径、颗粒分散性、中空空腔具有更明显的促进效果（图3b）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]中空介孔二氧化硅微球的制备及研究进展[J]. 高朋,余传柏,杜琳琳,罗海强,李忆秋,韦春. 化工新型材料. 2019(03)
[2]纳米二氧化硅毒性研究进展[J]. 张玲,张金波,王梦娇,袁琦峰,周子靖,朱金玲,吴祥红,金岳雷. 环境与健康杂志. 2017(10)
[3]溶胶-凝胶法制备二氧化硅微球研究进展概述[J]. 郭倩,朱朋莉,孙蓉,汪正平. 集成技术. 2015(01)
本文编号：3455518
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