空心纳米球的制备方法及其研究进展

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1、空心纳米球的制备方法及其研究进展摘要：空心纳米球作为一种新的纳米结构，其特有的核■壳空心结构及纳米厚度的壳层使它具有许多优异的物理化学性能，从而在医学、制药学、材料学、染料工业等领域具有很好的应用前景。本文综述了微乳液聚合法、模板法和由模板法发展而来的L-b-L自组装法制备无机材料空心纳米球的一般过程及原理，最后总结了空心纳米球材料的硏究进展。1引言探索新的纳米结构已成为近年来物理、化学、材料等领域的研究热点之一。如今已问世的纳米结构有准一维纳米材料包括纳米管、纳米线、纳米棒和纳米电缆等，而且这些纳米结构材料的制备技术己日趋成熟并逐步实用化。空心纳米球作为一种新的纳米结构

2、，其一个明显的特征就是具有很大的内部空间及厚度在纳米尺度范围内的壳层。这种特殊结构使它可作为客体物质的载体，从而在医学和制药学领域应用范围很广。此外，空心球的特殊空心结构还使得这种材料与其块体材料相比具有比表面积大、密度小等很多特性，因此空心纳米球的应用范畴不断扩大，已扩展到材料科学、染料工业等众多领域。可作为轻质结构材料［1］、隔热、隔声和电绝缘材料［2］、颜料、催化剂载体［3］等。由于空心纳米球材料的优异性能及广阔应用前景，其开发研究引起了人们的广泛关注，现已形成制备空心纳米球的多种方法，如模板法［4,5］、吸附技术［5］、喷雾高温分解法［6,7］、超声化学法［8］、

3、水热法［9］等。用这些方法已成功制备出CdS［10］、ZrO2［11］、金属Ag［12,13］、TiO2［14］、Si［15］、SnO2［16］等多种无机材料空心纳米球，及聚合物空心纳米球,如PSt［17,18］、聚甲基丙烯酸甲酯［19］等。目前关于空心纳米球的报道多局限于空心球的制备，而对具体制备方法的阐述则比较少。模板法作为最常用的一种制备方法被广泛地用于各种材料的空心纳米球的制备中，而其在聚合物空心纳米球制备屮的应用已有文献综述报道［20］,且技术已相对成熟。因此本文将综述使用微乳液聚合法、模板法和由模板法发展而来的L-b-L自组装法制备无机材料空心纳米球的一般过程

4、及原理。2.1MicroemulsionmethodMicroemulsiontechnologywasappliedtoproducepolymerinthe1980s.Stofferetal[45]firstlypolymerizedthemethylmethacrylate(MMA)andmethacrylate(MA)bymicroemulsiontechnology.Sincethen,themicroemulsiontechnologyasarousedwidespreadconcern.Andnowithasbecomeanimportantapproach

5、topreparethehollownanospheres,especiallyforthosethatthediameterissmall(minimum10~60nm).Thepreparationprocesshasthreesteps[46]:firstly,precursorsoftargetproductshydrolyzeandgenerateoxidewithaquiferorhydroxidesonthesurfaceofthedropletofmicroemulsion;afterwards,thestablecolloidalparticlestha

6、tisproducedbypolycondensationcoatandformthecore-shellstructureofemulsionandgel;atlast,waterororganicsolventareusedtoseparatetheproductfromthemicroemulsion.Thenhollownanospherescanbeprepared.TheprocessisshowninFig.1.Fig.1Schematicillustrationofformationprocessofhollowmicrosphericalstructur

7、ewithmicroemulsionmethodParketal[47]obtainedporouspolymerichollownanospheresbyusingW/Otwo2phasemicroemulsion.Andthesurfacestructurecanbecontrolledbyregulatingthevolumefractionofthewaterphase.Lietal[48]designedaW/OmicroemulsionsystemofSpan80-kerosene-watercontainingn