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磁性颗粒界面组装生长介孔二氧化硅构建功能核-壳多孔材料的合成策略
发布时间:2021-05-14     作者:zzj   分享到:

功能多孔复合材料在能源、生物、医学、智能传感等领域具有广阔的应用。作为一种新型功能材料,磁性介孔复合材料集合了磁性纳米材料和介孔材料的特性,因此这类材料在催化、**控制释放、靶向**、吸附分离、智能磁控显示、环境治理等领域具有巨大潜在应用。

两亲性分子诱导下的界面组装法在制备各种功能核-壳磁性介孔二氧化硅材料方面的原理和规律,深入阐述了该类功能材料的合成方法学、材料形貌、结构和尺寸的调控策略、以及表面性质控制等方面的**研究进展,并讨论了该类材料在催化、吸附等方面的应用,为推动界面组装法在创制各种功能核-壳材料及其在交叉学科应用研究中提供了理论指导。以下是图文导读:

一、传统小分子模板剂溶液相组装策略。

传统核-壳磁性介孔二氧化硅材料主要采用阳离子表面活性剂(如CTABCTAC)或有机硅烷作为软模板,在醇/水体系中,与硅前驱体在磁性颗粒表面进行组装,获得核-壳磁性介孔二氧化硅材料。该方法较简单,孔径尺寸约 2-3 nm,孔道结构通常为无序蠕虫状或垂直发散取向。在小分子吸附分离、**负载、生物成像领域有广泛应用。

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二、两相界面组装策略

为满足生物大分子例如蛋白酶的功能负载及传输, 2015 年,研究者们提出两液相界面组装法进一步实现孔径尺寸的可控合成。利用有机相的溶胀作用来实现孔径尺寸大范围调控,从而奠定了该材料在生物蛋白酶的固定以及对生物蛋白尺寸选择性降解等各种涉及大尺寸客体分子应用研究的基础。尤其是,结合磁控组装,构建一维核-壳磁性介孔二氧化硅纳米链,被用于**多功能纳米搅拌子和纳米反应器。

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三、基于长疏水链的两亲性嵌段共聚物界面组装策略

除了采用传统的小分子阳离子表面活性剂为软模板,研究者们进一步开发基于超高分子量的两亲性嵌段共聚物例如 PS-b-P4VP 的界面共组装构建具有可调孔道结构,超大(孔径可达 40 nm)、均一孔径的磁性介孔复合材料。并讨论总结了软模板界面组装规律和遵循法则。为研究者们介观结构在磁性胶体颗粒表面的界面组装合成提供指导意义。

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四、 限域空间组装策略

利用空间限域作用,可以将相互作用力较弱的前驱物和表面活性剂进行组装,从而实现在开放体系中无法完成的界面自组装过程。由于空间隔离作用,该方法可以合成出多种不同壳层组成的核-壳磁性介孔微球材料。

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五、其他合成策略

除上述方法,进一步总结了近年来发展的一些其他新型组装策略,例如通过控制硅前驱体水解动力学,调控其成核与生长速度,可调控材料的表面形貌,从平滑到粗糙。实现材料表面具有可调的亲疏水性,利用特殊的表面特性可稳定反相微乳液液滴。结合其磁响应内核和介孔壳层,可实现磁操控催化微反应。

此外,除了传统的对称结构,通过界面生长以及表面特性可构建非对称异质结核-壳磁性介孔结构,利用结构两端的亲疏水差异,可用作为易于磁操控和磁回收的新型固体乳化剂和催化剂(载体)。

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六、类‘质壁分离’组装策略

最后总结介绍了新开发的‘类质壁分离’法构建 yolk-shell 结构的磁性介孔二氧化硅材料。利用具有低交联度的酚醛树脂聚合物壳层在特定溶剂中溶胀-收缩的特点,模拟植物细胞质壁分离过程,制备空腔尺寸可控的 yolk-shell 磁性介孔二氧化硅材料。该思路不仅用来合成无机氧化硅微球,还有拓展制备有机氧化硅层立方块以及异质结结构,以及实现功能纳米颗粒(如贵金属纳米颗粒、上转化纳米颗粒)的同步包覆。

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以上内容来自齐岳小编zzj 2021.5.14


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