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自然界中SiO2的矿化可以在室温、接近中性pH,水环境等环境条件下高效发生。这种矿化过程仅仅需要极其低的前体硅酸浓度(-ppm级),而且可以有效的循环利用前体。除此之外,矿化得到的产物的纳米尺度及分级有序结构也可以精确的控制。根据自然界中SiO2矿化过程的启发,SiO2仿生合成吸引了越来越多人的关注,成为国际上最近的研究热点。
本文报道的研究为采用聚(苯乙烯-co-甲基丙烯酸二乙氨基乙酯)[P(St-co-DEA)]核壳纳米粒子为模板,在环境条件下以。TMOS为前体,原位可控沉积纳米结构SiO2,合成了具有PSt核和PDEA-SiO2杂化的壳层纳米粒子,将杂化粒子进一步煅烧可得到空心的SiO2纳米微球。采用FTIR,TEM,TGA,XPS以及Zeta电势对所合成的杂化纳米粒子进行了系统的表征。TEM观察证实了纳米结构SiO2在粒子壳层中的沉积,随着矿化反应的进行,体系形成了具有核壳结构的树莓状纳米粒子。进一步,实验发现杂化粒子的表面粗糙程度及PDEA-SiO2杂化壳层的组成分布可以通过简单改变体系试验参数(如TMOS和水的用量,矿化时间等),进行方便地调整。我们合成的这种新型杂化纳米粒子可在纳米载体材料制备、催化以及分离纯化等方面具有潜在的应用前景。
另外,本文还报道了采用无皂乳液聚合法制备了聚苯乙烯(St)/甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(DMA)胶体粒子,并以此胶体粒子为模板,在环境条件下以TMOS为前体,原位可控沉积纳米结构SiO2,合成了具有Poly(St-co-DMA)核和SiO2壳层纳米粒子,将杂化粒子进一步煅烧可得到空心的SiO2纳米微球。采用FTIR,TEM,TGA,XPS以及Zeta电势对所合成的杂化纳米粒子进行了详细的表征。TEM观察证实了纳米结构SiO2在胶体粒子表面的沉积,随着矿化反应的进行,体系形成了具有核壳结构的纳米粒子。进一步,实验发现杂化粒子的性质可以通过简单改变体系试验参数(如TMOS的用量,矿化时间等),进行方便地调整。Zeta,电势研究表明SiO2的沉积可以用来调整粒子的表面电荷。
最后,以聚苯乙烯(St)/甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(DMA)胶体模板为载体,在环境条件下以HAuCl4为前体,原位可控沉积纳米Au粒子。采用TEM,紫外可见分光光度计对所合成的杂化纳米粒子进行了表征。研究发现:纳米Au粒子包覆范围和效率与胶体粒子模板的组成,纳米金前体的用量,催化剂的用量,反应时间等条件有关。