SiO2/聚合物核壳型杂化粒子及其空心结构的制备

SiO2/聚合物核壳型杂化粒子及其空心结构以其独特的形貌在药物控制释放、催化剂载体、生物医药等领域应用前景广阔,引起了人们的广泛关注。本文着重从乳液聚合法、仿生矿化法等制备方法角度阐述了SiO2/聚合物核壳型杂化粒子及其空心结构的研究进展。乳液聚合制备SiO2/聚合物核壳型杂化粒子简单易行,一般需要预先合成SiO2纳米粒子,其合成过程通常需要一些非理想的条件,如高温高压、极端pH、昂贵或有毒的有机试剂等,而且预先合成的SiO2粒子无法与聚合物实现100%匹配,即总有纯的聚合物粒子存在。相比之下,原位仿生矿化法制备SiO2杂化粒子不仅在环境条件下可进行,而且能够精确控制其纳米尺度的形态及分级有序结构。目前对材料科学家来讲,要使人工合成SiO2/聚合物杂化粒子实现像自然生物硅那样优异的性能,仍然是很大的挑战。     

聚硅氧烷/甲基丙烯酸甲酯核壳结构复合粒子的制备

聚硅氧烷/甲基丙烯酸甲酯核壳结构复合粒子的制备;种子乳液聚合;核壳结构     

应用于热控的壳厚可控核壳结构SiO2@TiO2颗粒制备

利用St觟ber方法合成了平均粒径在800 nm,球形度、单分散性良好的SiO2微球,再将其作为制备核壳结构SiO2@TiO2颗粒的内核。利用钛酸四丁酯水解反应,在SiO2内核上包覆制备了壳厚在30～100 nm的TiO2壳层,TiO2壳层厚度可根据水解反应中钛酸四丁酯的量调控。将制得的SiO2@TiO2核壳结构颗粒在550℃煅烧1 h,氧化钛壳层的晶型转变为锐钛矿相,晶型转变为锐钛矿相的TiO2更适合作为填料应用于近红外反射涂层。本文合成厚度可控SiO2@TiO2微球的方法是一种改进的溶胶凝胶方法,即在溶胶凝胶方法的基础上增加水热合成工艺。另外,本合成方法工艺简单,无表面活性剂或者耦合剂的引入。     

SiO2@Fe2O3核-壳结构催化剂的制备及表征

采用优化的Stöber法制备了平均粒径为230 nm的单分散球形SiO₂颗粒,并以此为内核,通过水解沉积法制备了不同壳层厚度的核-壳结构SiO₂@Fe₂O₃催化剂。采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、N₂物理吸附和X射线衍射分析(XRD)等手段对催化剂进行表征,探讨了不同制备条件对SiO₂@Fe₂O₃催化剂形貌的影响。结果表明,通过水解沉积法制备的SiO₂@Fe₂O₃催化剂具有明显的核-壳结构,并且保持了原始SiO₂核的球形形貌,Fe₂O₃纳米粒子通过-OH的氢键作用连接在SiO₂表面,形成了2~10 nm厚的Fe₂O₃均匀连续包覆层。     

SiO2 /Au核壳结构纳米粒子的制备及表征

通过以金纳米粒子为表面晶种和壳生长的方法制备了金纳米壳包覆二氧化硅的复合纳米粒子。采用TEM 和UV-Vis对复合粒子进行了表征和研究，结果表明所得到的复合粒子粒径均匀、金纳米壳光滑完整，且壳厚度可通过反应物的用量来控制。当核半径与壳厚度之比在4到13之间变化时,复合粒子的光学共振峰在可见光区到近红外光区范围内可发生大于500 nm波长的移动。     

核壳结构纳米粒子

纳米粒子由于具有大量的潜在应用,近年来已引起人们极大的关注。通过表面改性(如制备核壳结构的纳米粒子)可以使其获得更多特殊的性质。本文就最近几年制备壳核结构纳米粒子的方法进行了总结,根据其核、壳的不同材料进行了分类,并对其中某些方法进行了比较。     

熔盐电解SiO2/C直接制备SiC纳米线

采用纳米SiO₂和酚醛树脂为原料制备酚醛树脂裂解碳纳米SiO₂复合阴极(硅碳物质的量的比为1∶1),直接电解PFC/SiO₂复合阴极,在900 ℃熔融盐CaCl₂中,恒槽压2.0 V下电解,制备出碳化硅纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带的能谱仪、X射线分析衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明：碳化硅纳米线呈立方晶体结构,其直径为4~13 nm,长可达数微米;室温下该纳米线在415 nm和534 nm附近有宽的发光峰。最后,讨论了碳化硅纳米线的生成机制。     

熔盐电解SiO2/C直接制备SiC纳米线

采用纳米SiO₂和酚醛树脂为原料制备酚醛树脂裂解碳纳米SiO₂复合阴极(硅碳物质的量的比为1:1),直接电解PFC/SiO₂复合阴极,在900℃熔融盐CaCl₂中,恒槽压2.0V下电解,制备出碳化硅纳米线。采用场发射扫描电子显微镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)及其附带的能谱仪、X射线分析衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)对产物的组成、形貌、微观结构等进行了表征。结果表明:碳化硅纳米线呈立方晶体结构,其直径为4~13nm,长可达数微米;室温下该纳米线在415nm和534nm附近有宽的发光峰。最后,讨论了碳化硅纳米线的生成机制。     

三维有序SiC空心球的制备及表征

以三维有序多孔碳为模板, 以聚甲基硅烷(PMS)为前驱体, 经过前驱体的渗入、交联和陶瓷转化以及多孔碳模板的烧除, 制备了长程三维有序SiC空心球. 所制备的SiC空心球的外径(135-896 nm)、 球壳厚度(14-79 nm)、 BET比表面积(50.8～5.0 m2/g)及微孔体积(0.265～0.038 cm3/g)受不同孔径的多孔碳模板(150-1 000 nm)或不同前驱体浓度的控制. 所制备的SiC空心球以hcp结构排列成长程三维有序的序列.     

草莓型SiO2/PMMA纳米复合微球的制备

在纳米二氧化硅水分散体系中,借助于碱性辅助单体1-乙烯基咪唑(1-VID)与未改性纳米二氧化硅表面羟基之间的酸-碱作用,通过1-VID与甲基丙烯酸甲酯(MMA)的自由基共聚合,制备了草莓型的SiO2/PMMA复合微球.整个反应过程中,纳米二氧化硅无需表面处理,体系中无需另外加入乳化剂或助乳化剂,微球表面吸附的纳米二氧化硅对颗粒起稳定作用.用动态光散射粒度分布仪测得复合微球粒径在120-330nm之间,热重分析结果表明,复合微球中二氧化硅含量介于15%-20%之间.透射电镜和扫描电镜显示所得复合微球具有草莓型结构,二氧化硅富集在表面.     

Preparation of Nanocrystalline MoS2 Hollow Spheres

NanocrystaUine MoS2 with hollow spherical morphology has been prepared by the hydrothermal method. The products are characterized by means of X-ray powder diffraction,transmission electron microscopy and high-resolution transmission electron microscopy. The experimental results give the evidence that the sample is consists of hollow spheres 400～600nm in diameter, and there is much whisker on the surface of MoS2 hollow sphere.     

Rapid Fabrication of Hollow SiO2 Spheres with Novel Morphology

The hydrolysis of tetraethoxysilane (TEOS) occurred on the surface of poly(methyl methacrylate) (PMMA) microshperes immediately after these microshperes were prepared in TEOS. Micron-sized hollow SiO2 spheres were obtained by calcination of the coated PMMA microshperes. It was found that the final hollow spheres were constituted by small SiO2 particles.     

壳壁上具有介孔的Si/Al复合氧化物中空微球的制备

近年来,由于中空的球形材料具有良好的表面渗透性、低密度和高比表面积等性质而受到人们的普遍关注,在无机中空球的制备过程中,所采用的方法大多为模板法,合成的无机中空球主要以SiO2、金属氧化物(如TiO2和SnO2等)及金属(金、银、钯和镍等)为主,而有关二元复合氧化物中空球合成的研究报道较少,制备球壳上具有介孔的中空球已有报道,但是,其得到的介孔常常不均一,因此,将中空球形材料、复合氧化物和均一介孔有效地结合起来将是非常有意义一项工作。     

耐高温核/壳结构TiO2/SiO2复合气凝胶的制备及其光催化性能

以钛酸四丁酯为源, 采用苯胺-丙酮原位生成水溶胶-凝胶法, 在乙醇超临界干燥过程中用部分水解的钛醇盐和硅醇盐对TiO₂凝胶进行超临界修饰制备了具有核/壳纳米结构的块体TiO₂/SiO₂复合气凝胶. 制备的复合气凝胶具有优异的机械性能, 其杨氏模量可达4.5 MPa. 复合气凝胶同时具有极好的高温热稳定性. 经过1000 ℃热处理后, 线性收缩由纯TiO₂气凝胶的31%降至复合气凝胶的10%, 且比表面积由纯TiO₂气凝胶的31 m²·g^-1提升至复合气凝胶的143 m²·g^-1. 此外, 该复合气凝胶经1000 ℃热处理后具有优异的光催化降解亚甲基蓝的性能. 其优异的光催化性能得益于TiO₂/SiO₂复合气凝胶1000 ℃处理后高的比表面积和小的颗粒尺寸. 优良的耐热性能、力学性能和光催化性能使获得的具有核/壳纳米结构的TiO₂/SiO₂复合气凝胶在光催化领域具有良好的应用前景.     

无机中空球壳材料的制备方法

中空球壳材料具有低密度、高比表面积、高的稳定性和表面渗透性的特点,使其在化学、生物技术、材料科学领域具有极其广泛的应用前景,如用作微胶囊的缓释。还可用于药物疏运、轻质填料、形状选择吸收剂和催化剂等。本文就近几年来无机中空球壳材料的制备方法进行了综述。     

单分散SnO2中空微纳米球的制备和性质

模板法是制备无机中空微纳米球的重要方法之一. 本文以苯乙烯为单体, 通过乳液聚合得到粒径约为620 nm的单分散聚苯乙烯(PS)微球. 以磺化后的聚苯乙烯(PSS)微球为模板, 利用阴阳离子静电吸附作用, 将PSS与前驱体SnSO₄中的Sn²⁺结合. 通过Sn²⁺在乙醇-水介质中的水解作用得到核-壳复合结构, 再经高温煅烧, 得到SnO₂中空微纳米球. 实验对前驱体的浓度、表面活性剂的用量、反应时间及模板选择等方面做了研究,通过扫描电镜(SEM)、X 射线衍射(XRD)、红外(IR) 光谱、热重分析(TGA)、H₂ 程序升温还原(H₂-TPR)、Brunauer-Emmett-Teller (BET)比表面积等技术深入探究SnO₂中空微纳米球的结构, 并对比中空SnO₂与实心粒子的氧化还原特性. BET和H₂-TPR显示将SnO₂制备成微纳米空心球后其比表面积增大, 表面氧空位明显增多, 氧化活性明显提高. 从IR 及XRD推断核-壳结构形成机理, 进而优化出简单合理的实验方案, 获得表面光滑、结构致密, 包覆厚度可控的SnO₂中空微纳米球.     

二氧化钛纳米棒/二氧化硅核壳粒子的制备及在聚乳酸中的应用

以三氯化钛为钛源合成了纯金红石型Ti O2纳米棒,用正硅酸乙酯对纳米Ti O2表面进行修饰,得到Si O2为壳,Ti O2为核的纳米粒子(Si O2@Ti O2),Ti O2纳米棒的平均长度约为50 nm,平均直径约为8 nm,Si O2包覆层的厚度约为4 nm,Si O2@Ti O2的最大吸收波长较Ti O2的最大吸收波长存在微弱蓝移.采用熔融共混法制备聚左旋乳酸(PLLA)/(Si O2@Ti O2)纳米复合材料.采用透射电子显微镜(TEM)、热失重分析(TGA)、差示扫描量热分析(DSC)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)和二维广角X射线散射(2D-WAXS)等研究了Si O2@Ti O2的加入对PLLA耐热性能、结晶性能、紫外线屏蔽性能及拉伸性能的影响.结果表明,Si O2@Ti O2在PLLA基体中分散较好,Si O2@Ti O2提高了PLLA的热分解温度,具有异相成核的作用.PLLA/(Si O2@Ti O2)纳米复合材料薄膜在保持较高可见光透过率的同时具有优异的紫外线屏蔽性能.Si O2@Ti O2的加入使PLLA在较高温度下拉伸时能够获得更高的结晶度和取向度.     

可移动金核的二氧化钛空心球合成及光催化性质

Uniform hollow Au@TiO₂ core shell spheres with moveable Au nanoparticles were synthesized based on templating against Au@carbon spheres. The diameter of the shell of the Au@TiO₂ spheres could be controlled by adjusting the Ti(OC₄H₉)₄ hydrolyzing reaction time or the ratio of Ti(OC₄H₉)₄ to Au@carbon spheres, and the shell thickness of the core-shell spheres can be varied from 25 nm to 40 nm. As prepared hollow Au@TiO₂ core-shell spheres display enhanced photocatalytic activity in the initial stage of photocatalytic degradation of methylene blue compared with pure hollow TiO₂ spheres and the commercial photocatalyst TiO₂(P-25).