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1、硅作为壳层核壳结构纳米粒子的制备、性质及应用摘要：从核壳结构形成机理、制备方法、性质及应用四个方面介绍了硅作为壳层的核壳纳米结构纳米粒子，并展望了硅壳纳米材料的发展应用前景。关键词：核壳结构；纳米粒子；制备方法；性质；应用；中图分类号：TB383文献标识码：ASynthesis，properties，andapplicationsoftheSiO2-coatedcore-shellstructurenanoparticlesAbstract：ThisstudyPresentareviewonSiO2-coatedcore-shellstru
2、cturenanoparticles，includingformationmechanismofcore-shellstructure，synthesis，propertiesandapplications．ProspectedtheprospectofSiO2-coatedcore-shellstructurenanoparticles。Keywords:core-shellstructure；nanoparticle；synthesis；properties；applications；核壳结构纳米粒子是将两种及两种以上的材料在纳米尺度上
3、复合或通过其它相互作用将另一种纳米材料包覆起来形成的纳米尺度的有序组装结构,是更高层次的复合纳米结构。这种结构可产生单组分无法获得的许多新性能，具有比单一纳米粒子更广泛的应用前景。核壳式纳米粒子由中心粒子和包覆层组成，因此复合材料的表面活性被壳改变，常表现出不同于模板核的性能。无机或者高分子外壳能一定程度防止粒子聚集,改善粉体的分散性,并防止核与外部介质发生物理或者化学作用,而且外壳部分可以赋予核体粒子功能性，增强反应活性,如使其具有生物兼容性、提高其热、机械及化学稳定性,改变其光学、磁、电、催化特性,提高其耐热性、耐水性、耐久性和使用寿命
4、，同时核体材料也为表面包覆的外壳层提供了有效的支持和载体,增加壳体的表面利用率,为壳体提供特定的功能性。因此，近年来核壳式纳米颗粒的研究吸引了越来越多的国内外研究学者的注意[1]。有人将核壳结构分为传统核壳结构、中空结构和摇铃式中空结构[2]。传统核壳结构由实心核和单层壳组成，中心核可以是高分子、金属或无机材料,而外层的壳则可以为高分子、无机材料、金属或生物大分子。中空结构是一种特殊类型的核壳结构,其特殊性表现在核体为中空；铃式中空材料为另一类新型的核壳结构材料,与传统核壳材料的区别在于,其中心核和外层壳之间有部分空间。组成核壳结构的材料种
5、类非常多，其中二氧化硅做壳层是最常见的，因为SiO2是一种非晶固体,无毒,无味,无污染的无机材料，其化学性质稳定,而且表面富含硅轻基,成型比较容易，厚度可调，具有良好亲水性和生物相容性,而且易被进一步功能化,所以受到众多研究者的青睐。本文着重就以硅作为壳层的传统核壳结构纳米粒子的制备、性质及应用进行讨论。1.核壳纳米结构的形成机理任课教师：日期：年月日以硅作为壳层的具有核壳纳米结构的复合材料，其形成机理主要有以下两种机理：即化学键作用机理、静电相互作用机理[3]。1.1化学键作用机理红外光谱分析表明,在SiO2包覆TiO2过程中,二者通过S
6、i-O-Ti键结合在一起。这是由于SiO2、TiO2等无机氧化物纳米颗粒在水中可与水分子发生水合作用产生羟基(如SiO2溶胶颗粒表面的硅醇基),这些基团容易与其他无机颗粒表面的羟基或高分子链上所带的官能团(如-COOH、-OH、-SH等)发生化学作用,使二者形成化学键。通过在反应体系中引入偶联剂,也可使包覆物与被包覆物之间形成化学键[4]。1.2库仑力静电力相互作用机理这种机理就是利用带正电荷的颗粒与带负电荷的颗粒通过库仑引力的作用彼此吸引，从而完成包覆过程。MatthewL.Fisher等[5]研究不同尺寸的SiO2颗粒包覆Al2O3。他
7、们是通过带有相反电荷的Al2O3和SiO2两种颗粒，利用静电相互作用，在Al2O3表面包覆SiO2层，从而完成包覆过程。按目前的研究，以硅作为壳层的核壳结构纳米粒子一般均采用以上两种机理，一种或两种机理同时作用。纯核壳结构还可以采用吸附层媒介作用机理，但吸附层媒介机理多用于制备有机壳层包覆无机颗粒的核壳结构。2硅作为壳层核壳结构纳米复合材料的制备方法近年来，科学家们合理设计制备核壳结构复合材料的方法主要有：电弧放电法、直接化学沉淀法、层层自组装法、化学气相沉积、化学气相冷凝法、溶胶-凝胶法等。以下主要介绍这几种常用于制备核壳结构纳米复合材料
8、的方法。2.1电弧放电法的合成电弧放电法是利用阳极在高温下蒸发分解后，蒸汽迅速冷却后形成微小的颗粒的一种制备方法。X.F.Zhang[6]等人利用电弧放电法制备了球形核壳结构Fe
