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介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶纳米复合材料的研究进展[1]

介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶纳米复合材料的研究进展[1]
介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶纳米复合材料的研究进展[1]

介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶纳米复合材料的研究进展Ξ

冯乙巳,张立德

(中国科学院固体研究所,安徽合肥230031)

摘 要: 综述近年来介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶同金属、半导体和其它功能性材料组成纳米复合材料的制备和理化特性研究。介孔二氧化硅纳米复合材料是当前纳米材料研究的热点领域,有广泛的应用前景,对其进行理论和应用研究有着十分重要意义。

关键词: 介孔二氧化硅;干凝胶;气凝胶;纳米复合材料

中图分类号: TM285 文献标识码:A

文章编号:100129731(2003)0620619203

1 引 言

介孔材料是具有孔径在1~50nm的多孔材料,如气凝胶、干凝胶和微晶玻璃等。介孔材料中孔径相互连通并与外部环境相通,其具有很大比表面积(最高达1000g/m2)、高的孔隙率(最高可达90%以上)和低密度(最低达0.02g/cm3)等特点,近些年来,已制备出多种介孔体系,如介孔二氧化硅、二氧化钛[1]、氧化铝[2]、氧化钨[3]、二氧化锡[4]和氧化铁等,对它们性质以及在催化、吸附、过滤、环保和复合纳米材料等领域的应用进行广泛深入的研究。

介孔二氧化硅由于其原料易得和制备简单,并具有较好的物理和化学稳定性,因此是近些年重点研究的介孔材料。通过物理或化学方法将不同材料如金属、半导体或有机材料、甚至生物材料组装在介孔二氧化硅的孔中,处于纳米尺度范围的介孔构成微腔反应器,限制被复合组分的长大和运动,得到各种介孔二氧化硅的纳米复合材料(本文以表示M/SiO2,M代表被复合的组分)。纳米复合材料体系不但具有纳米微粒的许多特性,同时由于纳米微粒和介孔二氧化硅界面相互作用,产生许多单独纳米微粒和介孔二氧化硅固体本身所不具备的特殊性质,使人们能够按照自己的愿望实现对复合材料性质进行调节。因此,介孔二氧化硅纳米复合材料更成为当今纳米复合材料研究热点领域之一。

根据微观结构区别,介孔二氧化硅可分为两大类型:一类是C.T.Kresge等[5,6]1992年首次报道以MCM241命名的介孔二氧化硅,其结构特点是孔径大小均匀,按六方有序排列,在不同制备条件下,孔径在1.5~10nm范围可连续调节。另一类是以R.E.Russo等[7,8]报道的二氧化硅干凝胶和气凝胶类为代表无序介孔固体,其中的介孔的形状不规则但是相互连通,孔形通常可用圆柱形、平行板形或细颈瓶状近似,宏观状态与MCM241类介孔二氧化硅大多为粉体不同,二氧化硅干凝胶和气凝胶可以是块体、片状体甚至是薄膜,这些形态对纳米复合材料的实际应用具有非常重要意义。MCM241类有序介孔二氧化硅纳米复合材料已有较多的文献总结和论述[9,10],本文主要总结无序介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶纳米复合材料的制备和性质。

2 介孔二氧化硅纳米复合材料的合成

运用各种物理和化学方法将被复合组分与介孔二氧化硅复合制备纳米复合材料,按复合过程大体可分为以下3种类型。2.1 浸泡法制备纳米复合材料

这种方法首先制备出介孔二氧化硅干凝胶或气凝胶,然后将介孔固体放入含有被复合组分前驱体或纳米颗粒的溶液中,通过扩散效应,含有前驱体或纳米颗粒的溶液进入二氧化硅干凝胶或气凝胶介孔中,除去溶剂和用各种物理或化学方法将前驱体转变成纳米颗粒,得到介孔二氧化硅纳米复合材料。

二氧化硅干凝胶浸泡入AgNO3、HAuCl4、PdCl2溶液或它们的混合溶液中,用化学还原、热分解、超声分解和紫外线辐射等方法,可方便制备Ag/SiO2、Au/SiO2、Pd/SiO2、AgAu/SiO2和AuPd/SiO2[11]。S.Bhattacharyya等[12]将片状二氧化硅干凝胶浸泡在AgNO3溶液中,用电沉积方法还原,得到Ag/SiO2,而银是以纳米丝形态存在于纳米复合材料中。

T.J.G oodwin等[13]把介孔二氧化硅气凝胶浸泡在(Me2G aNPh2)2的甲苯、乙醚或正己烷等溶液中,蒸发除去溶剂后分别在N2或NH3气氛下退火,制备G aN/SiO2。C.M.Mo等将二氧化硅气凝胶浸泡在硫酸锌溶液中后与氨水反应,然后退火得到ZnO/SiO2。他们还报道将二氧化硅气凝胶浸泡在含PbS纳米颗粒的溶液中,直接制备PbS/SiO2[14,15]。类似地将介孔二氧化硅浸泡在In2(SO4)3溶液中再退火得到In2O3/ SiO2[16]。V.R.Joseph等[17]将RuO4在低温(-78℃)溶解在戊烷中,二氧化硅气凝胶浸泡其中,再慢慢升温,RuO4分解成RuO2,得到RuO2/SiO2,此方法克服高温分解Ru金属有机化合物时前驱体容易蒸发损失的缺点,制备出高复合量的RuO2/ SiO2。M.R.Ayers等[18]用浸泡法制备WS2、WN、Fe3O4和Fe9S10/SiO2等多种纳米复合材料。

用浸泡法制备二氧化硅纳米复合材料简单方便,选择合适前驱体或纳米颗粒溶液是关键;由于介孔的限域作用,复合材料中的纳米颗粒较小(直径一般<5nm)、大小均匀且不易团聚。但受前驱体溶液或纳米颗粒溶液浓度的限制,被复合组分含量相对较少,从而使纳米颗粒的有些特性在复合材料中不能很好地表现出来。

2.2 原位法制备二氧化硅纳米复合材料

这是应用较多的介孔二氧化硅纳米复合材料制备方法:将被组装组分的前驱体溶液或纳米颗粒溶液加入到二氧化硅前驱

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冯乙巳等:介孔二氧化硅干凝胶和气凝胶纳米复合材料的研究进展

Ξ收稿日期:2002211204 通讯作者:冯乙巳

作者简介:冯乙巳 (1965-),男,安徽金寨人,高级工程师,在读博士,1991年毕业于南开大学获力学硕士学位,现在中科院合肥固体物理研究所,师承张立德研究员,从事纳米材料研究。

体溶液(通常是正硅酸乙酯TEOS或正硅酸甲酯TMOS的醇水溶液)中,酸催化或碱催化水解得到混合二氧化硅溶胶;也可直接将前驱体溶液或纳米颗粒溶液加入到已制备好的二氧化硅溶胶中,得到含被复合组分前驱体或纳米颗粒的二氧化硅溶胶混合溶液;再经凝胶化、脱溶剂、干燥和退火等过程处理,得到相应的纳米复合材料。

P.Joseph等[19]用含Ag、Cu、Os、Pd、Pt、Re和Ru的硅酸酯衍生物作前驱体,同二氧化硅的前驱体TESO的醇水溶液混合,再经共同水解等过程制备出相应的M/SiO2。用G e的硅酸酯衍生物也可得到G e/SiO2[20]。Fe(NO3)3或Zn(OAc)2为前驱体,很方便制得Fe2O3/SiO2或ZnO/SiO2[21,22]。F.Bentiegna等[23]在制备γ2Fe2O3/SiO2时,混合溶胶在外加磁场作用下凝胶化,可固定纳米颗粒的各向异性轴取向和复合材料的磁性构造。用Pb(OAc)2作前驱体,得到干凝胶后,在H2S气氛中退火得到PbS/SiO2。Fe(NO3)3和Zn(NO3)2或Ni(NO3)2作为混合前驱体可得到ZnFe2O4/SiO2和NiFe2O4/SiO2[24,26]。

原位法制备二氧化硅纳米复合材料简单易行,被组装组分量可根据需要通过前驱体量调节,但纳米颗粒的大小和形貌不易控制,随机性较大,粒径分布较广。在一些条件下,纳米颗粒被二氧化硅包覆,不能同外界环境直接相通,弱化了纳米颗粒性质。

2.3 二氧化硅溶胶作为“纳米粘合剂”制备纳米复合材料

A.G.Morris等[27,28]将预先制备的纳米颗粒加入到即将凝胶化的二氧化硅溶胶中,混合溶胶在很短时间内(几分钟甚至数十秒)立即凝胶化成为混合湿凝胶,再经过脱溶、退火等过程,得到纳米复合材料。通过这种方法,他们制得Au/SiO2、Pd/SiO2、TiO2/SiO2和C/SiO2等。G.Counio等[33]用类似方法制得CdS2 Mn/SiO2。

由于二氧化硅溶胶同纳米颗粒混合后立即凝胶化,纳米颗粒和二氧化硅间相互作用较弱,二氧化硅立即构成网状结构,纳米颗粒分布在网络之中并被限制长大。二氧化硅溶胶好似粘合剂将纳米颗粒粘合在一起,得到的复合材料不仅保持介孔二氧化硅具有大比表面和高孔隙率特点,而且其中的纳米颗粒保持复合前大小和形貌,不被二氧化硅包覆而直接同外界环境相通。另外,复合组分的比例可很高。用即将凝胶化二氧化硅溶胶作为“纳米粘合剂”制备纳米复合材料方法,克服了以上两种方法的缺点,将是非常有用的制备方法。此方法关键是确定二氧化硅溶胶凝胶化时间并在此之前保持纳米颗粒均匀分散在溶胶中而不团聚和沉淀。

还有其它多种方法,如用离子注入法、气相反应法等,制备各种纳米复合材料。

3 介孔二氧化硅纳米复合材料性质研究

3.1 介孔二氧化硅纳米复合材料光学性质研究

介孔二氧化硅纳米复合材料可制备成片状或薄膜形态,而介孔二氧化硅材料本身在紫外2红外光区域的吸收和发光很弱,因此,很方便对介孔二氧化硅纳米纳米复合材料的光学特性进行研究,相关报道也最多。

金属/介孔二氧化硅纳米复合材料的光学性质主要集中在贵金属的表面等离子共振吸收峰的研究。Ag/SiO2的光吸收非常独特,张立德等研究发现[29]当Ag纳米颗粒组装到介孔二氧化硅中后,由于介孔的限域作用,Ag纳米颗粒直径<4nm,Ag 纳米颗粒约在400nm处的表面等离子共振吸收峰消失,复合材料的光吸收仅呈现一个吸收边,随Ag复合量的增加,吸收带边的位置从紫外移动到红外区;进一步研究发现,不同Ag含量的纳米复合材料吸收带边的光吸收值与光波长之间均符合直接半导体光吸收边公式。而Ag颗粒(甚至直径<1nm)在玻璃中光吸收存在明显等离子共振峰。在纳米复合材料体系中,由于孔内颗粒存在自由表面,与环境气氛接触,颗粒表面化学吸附空气中氧气,降低自由电子密度和Fermi能级,导致震荡阻尼和吸收峰消失。

Ag/SiO2体系对环境条件十分敏感,不同环境条件下表现出光、电性能的可逆变化(开关效应)。如较高湿度(>60%)下,复合材料由透明变成不透明,再500℃退火,复合材料又由不透明转变成透明。这种可逆的光学变换将有重要的应用前景。毕会娟等[30]研究Ag/SiO2复合材料光学性质发现,在还原性气体和非还原性气体中热处理Ag/SiO2复合材料,Ag纳米颗粒的等离子共振吸收峰可逆出现和消失,光学结果分析表明这一现象起源于Ag纳米颗粒反常氧化和还原性质。块体Ag在空气中约200℃稳定不被氧化,而一定温度下Ag纳米颗粒小于临界尺寸易被氧化成Ag2O。另外对Au2Ag/SiO2体系,通过调节Au2 Ag之间的比例,复合材料中金属纳米颗粒的等离子共振吸收峰可从Ag吸收峰变成Au吸收峰,这种现象在理论和应用中都将有十分重要意义。

A.C.Morris等[27,28]研究用二氧化硅溶胶作“纳米粘合剂”制备的Au/SiO2光吸收时发现,纳米复合材料呈现Au纳米颗粒等离子共振吸收峰;当样品在浸泡在碱式甲基橙丙酮溶液,再用丙酮多次浸泡,只有部分甲基橙被洗出,另一部分甲基橙被保留在纳米复合材料中,光吸收呈现宽化的甲基橙吸收和Au等离子共振峰;吸附碱式甲基橙的样品暴露在盐酸气氛中,数秒钟内样品颜色变化,光吸收位移为质子化甲基橙峰位和Au等离子共振吸收峰;吸附甲基橙的纯二氧化硅气凝胶,用丙酮可将甲基橙全部洗出。以上结果表明,复合材料中Au纳米颗粒表面吸附甲基橙并与外界环境相通,二氧化硅网状结构不会阻止外界分子到达金属纳米颗粒表面;复合材料这种特性在实际应用,特别是在催化方面将有十分重要的意义。

半导体与介孔二氧化硅组装的纳米复合材料光吸收边同块体半导体材料比通常大大蓝移。PdS/SiO2光吸收边从块体PdS 的3020nm蓝移至500~1500nm[14,15],同时伴随特殊光致发光现象。C.M.Mo等[14,15]发现ZnO/SiO2。在可见光范围产生一个强的绿光荧光,同块体材料相比发光强度增强50倍;通过改变前驱体浓度和退火温度可实现荧光带峰位和强度的调制。In2O3/SiO2[16]在近紫外和红外波段有一新的荧光峰,对应的纳米粉体没有荧光峰,结构分析表明荧光是由于In2O3纳米颗粒小尺寸效应产生的。SiC2C/SiO2在可见2红外范围则出现多个荧光峰[31]。组装了有机染料组分的介孔二氧化硅纳米复合材料还可能成为潜在的固体可调激光材料、光致变色材料、光散射材料、光调谐材料和光储存材料。

3.2 介孔二氧化硅纳米复合材料磁性研究

磁性纳米颗粒组装在介孔二氧化硅中,可得到具有良好应

026功 能 材 料2003年第6期(34)卷

用前景的透明磁性材料,同透明高分子磁性材料相比,它们具有更好的透明性、更强的磁性、更好的光热稳定性和机械强度。

樊三强等[32]发现Ni/SiO2是超顺磁性的,其中Ni纳米颗粒直径为11~12nm,远大于理论计算的Ni粒子保持超顺磁性临界尺寸(6.7nm)。V.Vendange[33]等研究了Ni/SiO2磁化率随温度变化,发现低于居里温度T c(354℃)磁化率为常数,高于T c变为零,这与常规块体不同。

已有多篇有关Fe2O3/SiO2体系合成、结构及其磁性的报道[21~23,34,35]。https://www.doczj.com/doc/6d455390.html,nas等用原位法制备不同复合量的Fe2O3/ SiO2复合材料,Fe2O3的复合量不同和在不同温度退火时氧化铁呈现不同相;低复合量的氧化铁复合材料中γ2Fe2O3比例大; 700℃退火主要是γ2Fe2O3,当在900℃退火时,部分γ2Fe2O3失去稳定性,转变成稳定α2Fe2O3相;1000℃时部分γ2Fe2O3转变成亚稳定的ε2Fe2O3相。不同复合量Fe2O3的纳米复合材料都表现出超顺磁性,但在高复合量的材料中,γ2Fe2O3和α2Fe2O3两相共存,饱和磁化率反而低。

在ZnFeO4/SiO2中,由于纳米颗粒的小尺寸效应和介孔表面与颗粒表面相互作用效应,复合材料磁性呈现复杂变化。在ZnFeO4纳米颗粒中,部分Fe3+占据通常尖晶石结构中由Zn2+占据的四面体A位,并同B位Fe3+相强烈互偶合,增强磁化强度;另方面,,降低复合材料的磁性。颗粒直径大和低温测量磁矩时,A2B的Fe3+相互作用处主导地位,反之亦然,从而决定复合材料的磁性。这种复合材料还具有较好的透光性,在透明磁体方面可能有潜在的用途。L.Li研究NiFe2O4/SiO2中NiFe2O4形成机理,认为Ni2+从不规则四面体中心转移到尖晶石八面体位置,同时部分八面体FeO4转变成FeO4四面体结构,颗粒直径<9nm时,复合材料表现超顺磁性;随温度升高,NiFe2O4颗粒长,大当颗粒直径大于此临界直径时,复合材料磁性与快体NiFe2O4相同。

3.3 介孔二氧化硅纳米复合材料电性质研究

介孔二氧化硅本身是绝缘体,浸泡法组装的纳米颗粒量较少,原位法中组装的纳米颗粒又易被二氧化硅包覆,所以介孔二氧化硅纳米复合材料导电性较弱,相应研究也较少。用二氧化硅溶胶作“纳米粘合剂”制成的纳米复合材料能克服以上缺点。

A.G.Morris等[27,28]研究表明,用碱催化的二氧化硅溶胶作纳米粘合剂制备含6%(体积分数)活性炭的纳米复合材料具有导电性,而酸催化条件下含30%(体积分数)活性炭的纳米复合材料仍不能导电,主要是由于酸催化和碱催化的二氧化硅气凝胶空间网络结构不同决定的。碱催化介孔二氧化硅气凝胶中,二氧化硅以分叉状开放链形式组成三维空间网状结构,其中存在大量的断点和端口,使复合的活性炭相互接触,纳米复合材料导电。而酸催化二氧化硅气凝胶中,二氧化硅相互缠绕组成网状结构,其中存在大量的“死胡同”,阻止活性炭相互连接而使复合材料呈现弱导电性。

V.R.Joseph等[17]制备的RuO2/SiO2中,高复合量的RuO2在二氧化硅气凝胶三维网络中,以多条路径相互连通,从复合材料内部一直延伸至外部,从而使复合材料呈现良好的透明导电性。S.Bhattacharyya等[12]研究Ag(纳米丝)/SiO2发现二氧化硅干凝胶孔径越大,导电性越好;当用脉冲电流作用复合材料时,复合材料中的银纳米丝在较细处熔断,复合材料电阻急剧增大,其I2V曲线呈现台阶状变化,表现出单电子隧穿特点。

另外,介孔二氧化硅纳米复合材料还具有催化、贮电和质子传导等性能[36~38]。

4结 语

综上所述,通过物理化学方法将金属、半导体和其它功能材料与介孔二氧化硅组装得到的纳米复合材料,显示出非常独特的光学、磁学和电学性质,在光电转换、气敏元件、光开关、透明导电和透明磁体等方面有广泛的应用前景。对纳米颗粒/介孔二氧化硅纳米复合体系合成、界面相互作用、表面作用、介孔限域作用和环境敏感效应等物理和化学性质的研究,成为上世纪90年代初以来纳米材料科学中引人注目的前沿领域。但是,在纳米复合体系中,由于二氧化硅介孔的无序性、组装过程中的随机性和体系各种相互作用的复杂性,复合体系的性质和变化规律还需要深入研究。而最近报道的块状透明有序介孔二氧化硅[39]则为二氧化硅纳米复合材料研究提供新的更有意义的载体。

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(下转第625页)

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R ecent development of synthesis and semiconducting

characteristics of the type 2Ⅱb diamond

G ON G Jian 2hong 1,L I Mu 2sen 1,XU Bin 1,2,YIN Long 2wei 1,CU I Jian 2jun 1

(1.Material Science and Engineering College ,Shandong University ,Ji ′nan 250016,China ;

2.Department of Mateial Science and Engineering ,

Shandong Architectural and Civil Engineering Institute ,Ji ′nan 250014,China )

Abstract :The type 2Ⅱb diamond has excellent semiconducting properties.It can be used in the electric or electronic devices and works well in the higher temperature and worse environment.It has been accepted that the diamond was a promising semiconducting material of high temperature and power.S o the recent development of some aspects of the diamond ,such as structure ,synthesis ,semiconducting character 2istics and application were summarized in this paper ,and at the same time the developing and research directions of the type 2Ⅱb diamond in the future are put forward.

K ey w ords :synthetic diamond;semiconducting properties;boron (上接第621页)

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R ecent progress in research on mesoporous silica nanocompocite

FEN G Y i 2si ,ZHAN G Li 2de

(Institute of S olid State Physics ,Chinese Academy of Sciences ,Hefei 230031,China )

Abstract :Mesoporous silica nanocomposite has been received much attention in recent years.In this article we reviewed the recent research progress on the synthesis and property of mesoporous silica nanocomposite with other material ,such as metal and semiconductor.There would be potential application for the renanocomposite.

K ey w ords :mesoporous silica ;xerogel ;aerogel ;nanocomposite

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26宫建红等:Ⅱb 型金刚石单晶的制备和半导体特性研究进展

介孔二氧化硅纳米颗粒应用于可控药物释放

介孔二氧化硅纳米颗粒应用于可控药物释放 摘要通过对介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)载药机理、药物控释机理(PH响应、光响应、温度响应、酶响应及竞争性结合响应)、靶向方法(配体靶向、磁靶向、量子点应用于靶向)的介绍,对MSN 在可控药物传输系统中的应用加以综述。 关键词介孔二氧化硅纳米粒子;药物传输;控制释放;靶向;量子点。 近年来,介孔材料由于其独特的优异性能成为了研究开发的热点,在催化、吸附分离、药物释放等领域的应用前景更使其备受关注。1992年,Kresge等,首次在Nature杂志上报道了一类以硅铝酸盐为基的新颖的介孔氧化硅材料,M41S,其中以命名为MCM-41的材料最引人注目其特点是孔道大小均匀、六方有序排列、孔径在1。5-10nm 范围可以连续调节,具有高的比表面积和较好的热稳定及水热稳定性,从而将分子筛的规则孔径从微孔范围拓展到介孔领域这对于在沸石分子筛中难以完成的大分子催化、吸附与分离等过程,无疑展示了广阔的应用前景。 可控药物传输系统可以实现药物在病灶部位的靶向释放,有利于提高药效,降低药物的毒副作用,在疾病治疗和医疗保健等方面具有诱人的应用潜力和广阔的应用前景,已成为药剂学、生命科学、医学、材料学等众多学科研究的热点[1-6]。许多药物都具有较高的细胞毒性,在杀死病毒细胞的同时,也会严重损伤人体正常细胞。因此,理想的可控药物传输系统不仅应具有良好的生物相容性,较高的载药率和包

封率,良好的细胞或组织特异性——即靶向性;还应具有在达到目标病灶部位之前不释放药物分子,到达病灶部位后才以适当的速度释放出药物分子的特性。 介孔SiO2纳米粒子(mesoporous silica nanoparticles,MSN)具有在2~50 nm范围内可连续调节的均一介孔孔径、规则的孔道、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面和无生理毒性等特点,非常适合用作药物分子的载体。同时,MSN 具有巨大的比表面积(>900 m2/g)和比孔容(>0。9 cm3/g),可以在孔道内负载各种药物,并可对药物起到缓释作用,提高药效的持久性。因此,近年来MSN 在可控药物传输系统方面的应用日益得到重视,本文通过对MSN 载药机理[7]、药物控释机理[8]和靶向方法[9-14]的介绍,对MSN 在可控药物传输系统中的应用[15-17]加以综述。 1、介孔二氧化硅纳米颗粒 1992年,Kresge等首次合成出MCM-41型介孔分子筛,这种具有规则孔道结构的介孔纳米微球立即吸引了广泛的关注,并得到了快速的发展。MSN是利用有机分子(表面活性剂或两亲性嵌段聚合物)作为模板剂,与无机硅源进行界面反应,形成由二氧化硅包裹的规则有序的组装体,通过煅烧或溶剂萃取法除去模板剂后,保留下二氧化硅无机骨架,从而形成的多孔纳米结构材料。通过选择不同的模板剂和采用不同的合成方法可得到不同结构特征的介孔材料。 1。1 MSN的生物相容性

氧化硅溶胶凝胶涂层

催化剂的用量对溶解法制硅溶胶的影响 前言 背景:研究硅溶胶的制备可追溯到1915年,发明者Schwerin首次以水玻璃为原料,用电渗析法制得浓度较稀的硅溶胶。1941年Bird研究成功用离子交换法制得高浓度稳定的硅溶胶。其后硅溶胶的制备逐步工业化。 美国杜邦公司的Bechtold及Snyder采用与Bird相同的离子交换法,原料为水玻璃,制得30%(wt)SiO2的硅溶胶,其后该公司又有研究人员研究了硅溶的制备方法。孟山都公司的White等人研制成20%(wt)SiO2的硅溶胶,其时为1945年。日本日产化学工业株式会社在硅溶胶的制备研究及开发应用上也取得较多成果。美国纳尔柯公司、瑞典Eka Nobel公司等公司与上述三家公司同为世界上较重要的硅溶胶生产厂商。 指导思想:硅溶胶是一种较常见的无机精细化工产品,实质上为无定形SiO2粒子在水中的胶体大小的稳定分散体系。采用单质硅溶解法制备硅溶胶,不仅成本较低,产品纯度较高,而且稳定性好,是近年来兴起的一种制备硅溶胶的新工艺。为此我们根据硅溶胶的发展前景设计了此次试验,并对其进行分析及实验。此次试验首先确定好要以溶解法制备硅溶胶,再按催化剂的种类,含量,反应物的含量,反应时间,温度,风干条件,PH这七大方面进行分组实验并讨论。全面的验证了溶解法制硅溶胶的最佳条件。 实验意义:本实验主要通过对不同条件制备出的氧化硅溶胶凝胶图层的腐蚀性进行分析得出最佳的制备条件,从而了解溶胶凝胶的制作方法及原理,为以后的学习提供理论和实践基础,并在对这方面的发展打下坚实的基础。 实验目的: 1.掌握溶解法制备硅溶胶的原理和方法; 2.掌握用各种方法检测金属腐蚀的程度和和防腐蚀性能的测定;; 3.了解实验设计和实施的基本过程。 4.能根据实验的可行性全面分析出影响实验的因素,并能分工合作通过实验研

二氧化硅气凝胶

海南大学 课程名称现代材料科学进展 题目名称二氧化硅气凝胶 学院材料与化工学院 专业班级2010级材料2班 姓名周俊琛 学号20100413310089 评阅老师: 日期:年月日

二氧化硅气凝胶 周俊琛20100413310089 摘要:本文从二氧化硅的研究历史和现状出发,从制备方法、干燥工艺、性能与应用领域等方面综述了二氧化硅气凝胶的研究进展,并对二氧化硅气凝胶的发展前景进行了展望。 关键词:二氧化硅气凝胶,制备,干燥,应用 Current Research and Applications of Silica Abstract: The article reviewed the latest development and the h istory of the research of silica aerogel, summarized the progre ss of the silica aerogel research in the aspects of preparatio n methods, drying technologies, properties and current applicatio n. And the article also looks forward to the development prosp ect of silica aerogel. Keywords: silica aerogel, preparation, drying, application 一、气凝胶的简介 气凝胶通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构,并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。气凝胶是一种固体,但是99%都是由气体构成,外观看起来像云一样。气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量,有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。 最常见的气凝胶为二氧化硅气凝胶。SiO2气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料,其孔隙率高达80-99.8%,孔洞的典型尺寸为1-100 nm,比表面积为200-1000 m2/g,而密度可低达3 kg/m3,室温导热系数可低达0.012 W/(m?k)。正是由于这些特点使气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力。。 二、气凝胶发展历史 早在1931年,Steven.S.Kistler就开始研究气凝胶。他最初采用的方法是用硅酸钠水溶液进行酸性浓缩,用超临界水再溶解二氧化硅,用乙醇交换孔隙中的水后,利用超临界流体干燥技术制成了最初的真正意义上的气凝胶。这种材料的特点是透明、低密度、高孔隙率。但受当时科研手段的限制,这种材料的研制并没有引起科学界的重视。

磁性介孔二氧化硅纳米药物载体的制备及其 研究

Journal of Comparative Chemistry 比较化学, 2018, 2(2), 39-46 Published Online June 2018 in Hans. https://www.doczj.com/doc/6d455390.html,/journal/cc https://https://www.doczj.com/doc/6d455390.html,/10.12677/cc.2018.22007 Study on the Construction of Nanocarriers Based on Mesoporous Silica Yang Zhou1,2, Lijun Tao1,2, Yinjia Wan1,2, Yuan Zhou1,2 1Wuhan Institute of Technology, Wuhan Hubei 2Green Chemical Process Key Laboratory of Ministry of Education, Wuhan Hubei Received: Apr. 21st, 2018; accepted: May 14th, 2018; published: May 21st, 2018 Abstract Human beings are working hard to conquer the cure of cancer and strive to explore the methods and techniques of treating cancer. The preparation of magnetic mesoporous silica nano-drug car-rier provides a new research direction for cancer treatment. Fe3O4 nanoparticles were prepared by solvothermal method. SiO2 was coated on the surface of Fe3O4 with CTAB as template. Then the template was stirred in the ethanol solution of NaCl to form mesopores outside Fe3O4. In the expe-riment, the magnetic mesoporous silica nanometer drug carrier with good morphology was pre-pared by controlling the time of the coating and changing the amount of TEOS. Finally, the opti-mum dosage of TEOS was about 150 μl when the time was 6 hours. Finally, Fe3O4@mSiO2 was mod-ified by surface thiolation, so that the surface thiylated Fe3O4@mSiO2can not only through the mesoporous drug loading, but also through the chemical bond drug to improve the carrier drug loading rate. The successful preparation of magnetic mesoporous silica nano-drug carrier brings new research direction for targeted therapy of cancer treatment. Keywords Drug Delivery, Magnetic Mesoporous Materials, Cancer Therapy 磁性介孔二氧化硅纳米药物载体的制备及其 研究 周洋1,2,陶丽君1,2,万尹佳1,2,周原1,2 1武汉工程大学,湖北武汉 2绿色化工教育部重点实验室,湖北武汉 收稿日期:2018年4月21日;录用日期:2018年5月14日;发布日期:2018年5月21日

二氧化硅气凝胶综述讲解学习

二氧化硅气凝胶简介 气凝胶(aerogels)通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构,并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。气凝胶是一种固体,但是99%都是由气体构成,外观看起来像云一样。气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量,有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟” 。 最常见的气凝胶为二氧化硅气凝胶。SiO2 气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料,其孔隙率高达80-99.8%,孔洞的典型尺寸为 1-100 nm,比表面积为200-1000 m2/g,而密度可低达3 kg/m3,室温导热系数可低达0.012 W/ (m?k)。正是由于这些特点使气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力。 一、气凝胶发展历史 早在1931年,Steven.S.Kistler就开始研究气凝胶。他最初采用的方法是用硅酸钠水溶液进行酸性浓缩, 用超临界水再溶解二氧化硅, 用乙醇交换孔隙中的水后,利用超临界流体干燥技术制成了最初的真正意义上的气凝胶。这种材料的特点是透明、低密度、高孔隙率。但受当时科研手段的限制,这种材料的研制并没有引起科学界的重视。 上世纪七十年代,在法国政府的支持下,Stanislaus Teichne在寻找一种用于存储氧和火箭燃料的多孔材料的过程中,找到一种新的合成方法,即把溶胶- 凝胶化学方法用于二氧化硅气凝胶的制备中。这种方法推动了气凝胶科学的发展。 此后,气凝胶科学和技术得到了快速发展。1983年Arlon Hunt 在Berkeley 实验室发现可用更安全、更廉价的二氧化硅气凝胶制作方法。与此同时,微结构材 料研究小组发现可用具有更低临界温度和临界压力的二氧化碳超临界流体取代乙醇作为超临界干燥的流体,使得超临界干燥技术得以向实用化阶段迈进。 八十年代后期,Larry Hrubesh 领导的研究者在Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) 制备了世界上最轻的二氧化硅气凝胶,密度是0.003 g/cm 3,仅有空气的 3 倍。不久之后,Rick Pekala(LLNL) 制备了有机气凝胶,包括间苯二酚-甲醛气凝胶、三聚氰胺-甲醛气凝胶。间苯二酚-甲醛气凝胶能够被热解得到纯碳气凝胶,该方法开创了气凝胶研究的新领域。 进入九十年代以后,对于气凝胶领域的研究更为深入。据不完全统计,近

溶胶-凝胶法制备SiO2/有机硅复合涂料

硅酸盐学报 · 334 ·2011年 溶胶–凝胶法制备SiO2/有机硅复合涂料 朱再盛1,2,涂伟萍1,胡剑青1 (1. 华南理工大学化学与化工学院,广州 510641;2. 广东药学院药科学院,广州 510006) 摘要:以正硅酸乙酯(tetraethoxysilane,TEOS)、甲基三乙氧基硅烷、二甲基二乙氧基硅烷和甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷为原料,采用溶胶–凝胶法在聚碳酸酯(polycarbonate,PC)表面上制备透明硬质的SiO2/有机硅复合涂膜。用红外光谱、紫外光谱,热重、X射线衍射、表面扫描电镜、原子力显微镜和接触角测量仪等方法对产物进行了表征。结果表明:复合膜中形成了Si—O—Si网络结构;采用浸涂工艺,经120℃热固化制备的涂膜厚度为0.84μm,表面平整,致密均质,对PC基材具有一定的增透作用(透光率提高了将近5%);复合膜对水的接触角随固化时间的延长而增大,在120℃固化3h后接触角为93°;随着TEOS含量增加,复合膜的耐热性得到提高;当SiO2/有机硅复合树脂的n(R)/n(Si)(一个硅原子上平均连结的有机基团数目)值选择0.78,划格法测定的复合膜的铅笔硬度为2H,附着力为0级。 关键词:溶胶–凝胶法;硅树脂;复合;聚碳酸酯;硬质涂料 中图分类号:TQ264.1 文献标志码:A 文章编号:0454–5648(2011)02–0334–05 Synthesis of SiO2/Organosilicone Hybrid Coating via Sol–Gel Method ZHU Zaisheng1,2,TU Weiping1,HU Jianqing1 (1. School of Chemistry and Chemical Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510640; 2. College of Pharmacy, Guangdong Pharmaceutical University, Guangzhou 510006, China) Abstract: The transparent and hard SiO2/organosilicone hybrid coatings were prepared on polycarbonate (PC) with tetraethoxysilane (TEOS), methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane and 3-(methacryloxypropyl)-trimethoxysilane as the main raw materials by the sol–gel method. The structure and properties of the hybrid coating were characterized by Fourier transformed infrared, ultravio-let-visible spectroscopy, thermogravimetric analysis, X–ray diffraction, scanning electron microscopy, atomic mechanics microscope, contact angle measuring instrument, and hardness tester etc. It is found that the basic structure of the hybrid coating is Si—O—Si. After heat-cured at 120, the thickness of the hybrid coating is 0.84 ℃μm by dipping-withdrawing manner. The hybrid coating is smooth, homogenous and densified, and can improve the transparency of PC (transmittance is increased by nearly 5%). The contact angle of the hybrid coating to the water increases with the increase of curing time. The contact angle is 93°after heat-cured at 120℃for 3h. The hybrid coating has excellent thermal stability, which increases gradually with the increase of TEOS content. When the mole ratio of R (organic groups) and Si in SiO2/organosilicone hybrid resin is 0.78, the adhesion strength of hybrid coating on PC sheet is 0 class (cross-cut tape test), and it reaches a pencil scratch hardness of 2H. Key words: sol–gel method; organosilicone; hybrid; polycarbonate; hard coating Many transparent polymeric materials such as poly-carbonate (PC), polymethyl methacrylate (PMMA) have excellent optical clarity, lower density, impact resistance, and easy processing than inorganic glasses, and can be widely utilized as windows in aircraft, buildings, and optical lens.[1] However, because of the poor wear resis-tance, polymeric windows or optical devices often quickly lose transparency during daily use and maintenance. To solve above problems, abrasion-resistant coatings have been developed over the past few years by plasma po-lymerization, photopolymerization and silicone modifica-tion. Silicone modification can be characterized by the formation of hard coatings on a polymer substrate through hydrolysis and condensation (sol–gel reactions) of alkoxy- 收稿日期:2010–09–06。修改稿收到日期:2010–11–01。 基金项目:国家自然科学基金(50903031)资助项目。 第一作者:朱再盛(1977—),男,博士研究生,讲师。 通信作者:涂伟萍(1956—),男,博士,教授,博士研究生导师。Received date:2010–09–06. Approved date: 2010–11–01. First author: ZHU Zaisheng (1977–), male, postgraduate student for doctor degree, lecturer. E-mail: zzs1112@https://www.doczj.com/doc/6d455390.html, Correspondent author: TU Weiping (1956–), male, Ph.D., professor. E-mail: cewptu@https://www.doczj.com/doc/6d455390.html, 第39卷第2期2011年2月 硅酸盐学报 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY Vol. 39,No. 2 February,2011

二氧化硅气凝胶综述

二氧化硅气凝胶简介 气凝胶(aerogels)通常是指以纳米量级超微颗粒相互聚集构成纳米多孔网络结构,并在网络孔隙中充满气态分散介质的轻质纳米固态材料。气凝胶是一种固体,但是99%都是由气体构成,外观看起来像云一样。气凝胶因其半透明的色彩和超轻重量,有时也被称为“固态烟”或“冻住的烟”。 最常见的气凝胶为二氧化硅气凝胶。SiO2气凝胶是一种防热隔热性能非常优秀的轻质纳米多孔非晶固体材料,其孔隙率高达80-99.8%,孔洞的典型尺寸为1-100 nm,比表面积为200-1000 m2/g,而密度可低达3 kg/m3,室温导热系数可低达0.012 W/(m?k)。正是由于这些特点使气凝胶材料在热学、声学、光学、微电子、粒子探测方面有很广阔的应用潜力。 一、气凝胶发展历史 早在1931年,Steven.S.Kistler就开始研究气凝胶。他最初采用的方法是用硅酸钠水溶液进行酸性浓缩,用超临界水再溶解二氧化硅,用乙醇交换孔隙中的水后,利用超临界流体干燥技术制成了最初的真正意义上的气凝胶。这种材料的特点是透明、低密度、高孔隙率。但受当时科研手段的限制,这种材料的研制并没有引起科学界的重视。 上世纪七十年代,在法国政府的支持下,Stanislaus Teichner在寻找一种用于存储氧和火箭燃料的多孔材料的过程中,找到一种新的合成方法,即把溶胶- 凝胶化学方法用于二氧化硅气凝胶的制备中。这种方法推动了气凝胶科学的发展。 此后,气凝胶科学和技术得到了快速发展。1983年Arlon Hunt 在Berkeley 实验室发现可用更安全、更廉价的二氧化硅气凝胶制作方法。与此同时,微结构材料研究小组发现可用具有更低临界温度和临界压力的二氧化碳超临界流体取代乙醇作为超临界干燥的流体,使得超临界干燥技术得以向实用化阶段迈进。 八十年代后期,Larry Hrubesh 领导的研究者在Lawrence Livermore National Laboratory (LLNL) 制备了世界上最轻的二氧化硅气凝胶,密度是0.003 g/cm 3,仅有空气的3倍。不久之后,Rick Pekala(LLNL) 制备了有机气凝胶,包括间苯二酚-甲醛气凝胶、三聚氰胺-甲醛气凝胶。间苯二酚-甲醛气凝胶能够被热解得到纯碳气凝胶,该方法开创了气凝胶研究的新领域。 进入九十年代以后,对于气凝胶领域的研究更为深入。据不完全统计,近

二氧化硅气凝胶的研究现状与应用(综述)解读

学 年 论 文 题目: SiO 2气凝胶的研究现状与应用 学 生: 房斯曼 学 号: 200902010204 院 (系):材料科学与工程学院 专 业: 材 料 化 学 指导教师: 李 翠 艳 2012年 6 月 1 日

SiO2气凝胶的研究现状与应用 材化092 班###指导老师:李## (陕西科技大学材料科学与工程学院陕西西安710021) 摘要:本文从二氧化硅的研究历史和现状出发,从制备方法、干燥工艺、性能与应用领域等方面综述了二氧化硅气凝胶的研究进展,并对二氧化硅气凝胶的发展前景进行了展望。 关键词:二氧化硅气凝胶,制备,干燥,应用 Current Research and Applications of Silica Abstract: The article reviewed the latest development and the history of the research of silica aerogel, summarized the progress of the silica aerogel research in the aspects of preparation methods, drying technologies, properties and current application. And the article also looks forward to the development prospect of silica aerogel. Keywords: silica aerogel, preparation, drying, application 0 前言 二氧化硅气凝胶是在保持胶体骨架结构完整的情况下,将胶体内溶剂干燥后的产物,它问世于1931年,美国科学家首先由斯坦福大学的S.S.Kistler制得了二氧化硅气凝胶。1966年J.B.Peri利用硅酯经一步溶胶—凝胶法制备出氧化硅气凝胶,从而使材料的密度更低,进一步推动了气凝胶研究的进展。1974年粒子物理学家Cantin等首次报道了将1700升和1000升的氧化硅气凝胶应用于两个Cerenkov探测器。此后,硅气凝胶作为隔热材料又成功地应用于双面窗HJ。1985年Tewari使用二氧化碳为超临界干燥介质,成功地进行了湿凝胶的干燥,推动了硅气凝胶的商业化进程。 随着人们对二氧化硅气凝胶研究的深入,气凝胶制备及应用有了许多新的发展。本文从二氧化硅现有的制备方法和二氧化硅气凝胶的性能出发,查阅各方资料,指出了不同的制备条件对二氧化硅气凝胶性能的影响以及各种方法的优点及待改进的地方,总结了二氧化硅气凝胶的各种优异的性能以及在各个领域的应用。并且对二氧化硅气凝胶的发展进行的展望。 1 SiO2气凝胶的制备工艺 目前,二氧化硅气凝胶的主要制备方法就是通过溶胶凝胶方法先得到SiO2凝胶,再经过干燥可得到二氧化硅气凝胶。溶胶凝胶制备二氧化硅凝胶因为受到很多因素的影响,在不同的制备因素下所得到的气凝胶性能会有所影响。

溶胶凝胶法制备Cr2O3-SiO2薄膜

溶胶凝胶法制备Cr-Si薄膜 实验目的: 1.材料是人类赖以生存和发展的物质基础,新材料技术对整个高新技术及其产业发展将起着引领、支撑的关键性作用。 2.为了适应新形势的发展,培养我们具有宽厚扎实的专业基础和创新能力,本实验项目以制备高性能Cr2O3——SiO2薄膜为目的。 3.本实验的开展将有助于我们掌握制备材料的常用方法,提高理论结合实际的能力。 4.该实验还帮助我们了解和认识了溶胶—凝胶法制备陶瓷薄膜的相关工艺和仪器。 实验原理: 1.溶胶的制备 溶胶(So1)是在分散介质中分散了基本单元尺寸为lnm一1OOnm固体粒子(胶体粒子)而形成的分散体系。在Sol—Gel薄膜技术中,溶胶的制备可分为有机途径和无机途径。有机途径是通过有机醇盐的水解与缩聚而形成溶胶;无机途径则是通过某种方法制得的氧化物小颗粒稳定悬浮在某种溶剂中而形成溶胶。 (1)有机醇盐水解法 有机醇盐水解法是Sol—Gel技术中应用最广泛的一种方法,指采用金属醇盐为前驱体溶于溶剂(水或有机溶剂)中形成均匀的溶液,溶质与溶剂问产生水解或醇解反应,反应生成物聚集成几个至十几个纳米左右的粒子并形成溶胶。溶胶的形成过程如下所示:

①水解反应:金属醇盐M(OR)n(n为金属M的原子价)与水反应为: ②缩聚反应,可分为失水缩聚和失醇缩聚: 失水缩聚: 失醇缩聚: 反应生成物是各种尺寸和结构的溶胶体粒子。利用醇盐水解法制备的陶瓷薄膜有SiO2、TiO2、PbTiO3、BaTi03、PZT、LiNb03等陶瓷薄膜。(2)无机盐水解法 无机盐水解法是指采用无机盐(如硝酸盐、硫酸盐、氯化物等)最为前驱物,通过胶体粒子的溶胶化而形成溶胶。其形成过程为,通过调节无机盐水溶液的PH值,使之产生氢氧化物沉淀,然后对沉淀长时间连续冲洗,除去附加产生的盐,得到纯净氢氧化物沉淀,最后采用适当的方法如利用胶体静电稳定机制等使之溶胶化而形成溶胶。Fe3O4、Ni(OH)2、Sn02、NiO、In203等陶瓷薄膜均可采用无机盐水解法制备。 (3)熔融——淬冷法 熔融——淬冷法是采用无机氧化物作为前驱物,加热至完全熔融状态,然后迅速将其急淬于冷水中并快速搅拌均匀,通过无机氧化物粒子迅速溶解并进而聚集成胶体粒子溶胶化而形成溶胶。以V2O5熔胶的制备为例说明熔融——淬冷法形成溶胶过程。溶胶制备过程如下图所示。 V2O5粉末不溶于水,但熔融的V2O5淬冷于水时,体积迅速膨胀扩散,并与水发生剧烈反应,生成同多矾酸,通过调节PH值,就能形成稳定

介孔二氧化硅纳米粒子应用于可控药物传输系统的若干新进展

2010年第30卷 有 机 化 学 V ol. 30, 2010 * E-mail: hujh@fu d an.e d https://www.doczj.com/doc/6d455390.html, Received August 28, 2009; revised October 7, 2009; accepted November 6, 2009. 国家自然科学基金(No. 50873029)、上海科技创新行动计划(No. 08431902300)、中国博士后科学基金(No. 20080440569)、上海市博士后科研资助计划(No. 09R21410900)资助项目. ·综述与进展· 介孔二氧化硅纳米粒子应用于可控药物传输系统的若干新进展 袁 丽 王蓓娣 唐倩倩 张晓鸿 张晓环 杨 东 胡建华* (复旦大学高分子科学系 聚合物分子工程教育部重点实验室 先进材料实验室 上海 200433) 摘要 通过对介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)载药机理、药物控释机理和靶向方法的介绍, 对MSN 在可控药物传输系统中的应用加以综述. 关键词 介孔二氧化硅纳米粒子; 药物传输; 控制释放; 靶向 New Progress in the Applications of Mesoporous Silica Nanoparticles to Controlled Drug Delivery System Yuan, Li Wang, Beidi Tang, Qianqian Zhang, Xiaohong Zhang, Xiaohuan Yang, Dong Hu, Jianhua * (Key Laboratory of Molecular Engineering of Polymers of Ministry of Education & Laboratory of Advanced Materials , Department of Macromolecular Science , Fudan University , Shanghai 200433) Abstract Through the introduction of drug loading mechanism, drug controlled release mechanism, and targeting methods of mesoporous silica nanoparticles (MSN), the application of MSN to controlled drug de-livery system is reviewed. Keywords mesoporous silica nanoparticle; drug delivery; controlled release; targeting 可控药物传输系统可以实现药物在病灶部位的靶向释放, 有利于提高药效, 降低药物的毒副作用, 在疾病治疗和医疗保健等方面具有诱人的应用潜力和广阔的应用前景, 已成为药剂学、生命科学、医学、材料学等众多学科研究的热点[1 ~6] . 许多药物都具有较高的细 胞毒性, 在杀死病毒细胞的同时, 也会严重损伤人体正常细胞. 因此, 理想的可控药物传输系统不仅应具有良好的生物相容性, 较高的载药率和包封率, 良好的细胞或组织特异性——即靶向性; 还应具有在达到目标病灶部位之前不释放药物分子, 到达病灶部位后才以适当的速度释放出药物分子的特性[7]. 介孔SiO 2纳米粒子(mesoporous silica nanoparticles, MSN)具有在2~50 nm 范围内可连续调节的均一介孔孔 径、规则的孔道、稳定的骨架结构、易于修饰的内外表面和无生理毒性等特点[8 ~13] , 非常适合用作药物分子的 载体. 同时, MSN 具有巨大的比表面积(>900 m 2/g)和比孔容(>0.9 cm 3/g)[9], 可以在孔道内负载各种药物, 并可对药物起到缓释作用, 提高药效的持久性. 因此, 近年来MSN 在可控药物传输系统方面的应用日益得到重视[8 ~10] . 本文通过对MSN 载药机理、药物控释机理和 靶向方法的介绍, 对MSN 在可控药物传输系统中的应用加以综述. 1 介孔二氧化硅纳米粒子 1992年, Kresge 等首次合成出MCM-41型介孔分子

功能化介孔二氧化硅纳米材料的应用

Hans Journal of Nanotechnology纳米技术, 2019, 9(3), 93-100 Published Online August 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/6d455390.html,/journal/nat https://https://www.doczj.com/doc/6d455390.html,/10.12677/nat.2019.93011 Application of Functionalized Mesoporous Silica Nanomaterials Zhengdong Yan*, Xiaolei Liang, Huiling Tang, Qiang Xiao Key Laboratory of the Ministry of Education for Advanced Catalysis Materials, Institution of Advanced Fluorine-Containing Materials, Zhejiang Normal University, Jinhua Zhejiang Received: Jul. 28th, 2019; accepted: Aug. 9th, 2019; published: Aug. 16th, 2019 Abstract Mesoporous silica nanomaterials have a unique structure and are easy to be modified by surface functionalities. They can be combined with materials of different functions to form a new type of material with specific purposes and have a wide range of uses. In this review, we discuss several methods for synthesizing functionalized mesoporous silica and its special nanostructures. Com-bined with the latest literature, we introduced some applications of functionalized mesoporous si-lica nanoparticles in environmental protection, industrial catalysis, and as drug carriers. Keywords Mesoporous Silica, Nanomaterials, Functionalization, Application 功能化介孔二氧化硅纳米材料的应用 闫正东*,梁晓蕾,汤会玲,肖强 浙江师范大学,含氟新材料研究所,先进催化材料教育部重点实验室,浙江金华 收稿日期:2019年7月28日;录用日期:2019年8月9日;发布日期:2019年8月16日 摘要 介孔二氧化硅纳米材料结构独特,易于表面功能化修饰,能够结合不同功能的材料形成具有特定用途的新型材料,用途极为广泛。这篇综述讨论了几种合成功能化介孔二氧化硅的方法,以及其特殊的纳米结构。还结合最新文献,介绍了一些功能化介孔二氧化硅纳米粒子在环境保护、工业催化以及作为药物载体等领域的应用。 *通讯作者。

介孔二氧化硅孔道中的纳米颗粒迁移成像(赵东元2014年9月)

spectroscopy via an in situ TEM heating technique.A sintering process is proposed gravitational potential from the height of the uneven internal surface of the about3and5nm becomes short after migration,the coalescence process is conduction electron cloud outside the Au NPs.The supports containing an coalescence.Our?ndings provide the understanding toward the rational design of activity and stability for applications such as batteries,catalysis,drug delivery, nanoparticles.mesoporous materials

Herein,taking Au-SBA-15for an example,we report migration of metal Au NPs inside the ordered mesopore channels via combined in situ heating TEM observations including scanning transmission electron microscopy(STEM)and electron energy loss spectros-copy(EELS)up to700°C.It is the?rst time the migration of Au NPs along a mesochannel and even migration from a mesochannel to neighboring one is observed.A particle migration mechanism is proposed where particle migration is driven by the di?erence of gravitational potential from the height of the uneven internal surface of the mesopores;subsequently,when interparticle distance becomes short,a conduction electron cloud outside the metal NPs can expand similarly to the stretching of an“octopus-claw”,and eventually metal NPs merge with each other. RESULTS AND DISCUSSION Three ordered mesoporous silica SBA-15with di?er-pore diameters were synthesized via changing the hydrothermal treatment temperature from60to100to °C and chosen as the supports.The explanation for names of samples,Au-SBA-15-T1-T2,is listed,the mass ratio of Au to SiO2in all samples:0.5wt%;T1: hydrothermal temperature of SBA-15;T2:pretreat-ment temperature of as-made Au-SBA-15.SAXS pat-terns(Figure S1in Supporting Information)and N2adsorption/desorption isotherms(Figure S2in porting Information)demonstrate that all three sam-ples have highly ordered mesostructure with dimensional(2-D)hexagonal(p6mm)symmetry. BarrettàJoyneràHalenda(BJH)pore size distribution curves(Figure S3in Supporting Information)show the pore diameters of SBA-15-60,SBA-15-100, SBA-15-130are5.8,9.2,and11.8nm,respectively. The micropore volumes inside the mesopore walls the three supports(Table S1)are calculated to ~0.01cm3/g(SBA-15-60),0.09cm3/g(SBA-15-100). and0.04cm3/g(SBA-15-130),con?rming the existence of an uneven internal surface of the mesochannels. for the SBA-15-130sample,the micropore volume decreases after high hydrothermal temperature treat-ment(at130°C)because the micropores inside silica pore walls become the mesotunnels connecting the neighboring mesopores.To con?rm whether Au NPs were successfully con?ned inside the channels of mesoporous silica SBA-15,N2adsorption/desorption isotherms and TEM analysis were carried out after metal Au NPs with a size of~3nm were loaded into SBA-15supports.The N2adsorption/desorption therms(Figure1I)exhibit a type IV curve with an hysteresis loop,indicating that the structure of Au-SBA-15-100-300sample is similar to that of same sample without loading Au NPs.Moreover, Figure1.(I)N2adsorptionàdesorption isotherms of(a)SBA-15-100sample and(b)Au-SBA-15-100-300sample(in order observed clearly,the ordinate of adsorptionàdesorption isotherms of sample b increased byt400)and(inset)pore distribution curves calculated from the absorption branch of samples a and b by the BJH method.(II)Low-magni?cation high-magni?cation(inset)TEM images of sample b.(III)Conversions of benzyl alcohol under gas phase oxidation over sample (SBA-15à100),sample b(Au-SBA-15-100-300)after calcination at300°C,and sample c(Au-SBA-15-100-500) calcination at500°C.(IV)TEM image of sample c.

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