无机-无机核壳结构复合材料的制备和应用.pdf

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1、第33卷第3期河南师范大学学报（自然科学版）Vol.33No.32005年8月JournalofHenanNormalUniuersity（NaturalScience）Aug.2005文章编号：1000-2367（2005）03-0062-05!无机-无机核壳结构复合材料的制备和应用高书燕，逯乐慧，彭春耘，孙德慧，孙丽宁，张洪杰（中国科学院长春应用化学研究所稀土化学与物理重点实验室，长春130022）摘要：设计和可控构筑具有核壳结构的复合纳米材料是最近几年材料科学前沿的一个日益重要的研究领域.本文综述了无机-无机核壳结构复合材料的制备及其应用.关键词：无机-无机；核壳结构纳米材

2、料；制备；应用中图分类号：TB383文献标识码：A设计和可控构筑具有核壳结构的复合纳米材料是最近几年材料科学前沿的一个日益重要的研究领［1~6］域.这类材料作为构筑新颖功能化材料之所以受到研究者的青睐是因为它们具有许多独特的性质，例如：单分散性、核壳的可操作性、稳定性、可调控性、自组装和涉及光、电、磁、催化、化学和生物反应的能力.因此通过合理的设计实验条件可以在很大程度上对复合纳米材料的许多性质加以调控.核壳纳米材料主要包括无机-有机、无机-无机、有机-有机和无机-生物等几个类型.本文主要综述无机-无机核壳结构复合材料的最新研究进展.!"无机-无机核壳结构复合材料的制备!.!"沉

3、积和表面反应分散在溶液中的无机物粒子可以通过沉积或表面反应的方法在其表面覆盖其它的无机物层，从而形成［7~13］具有核壳结构的功能化材料.覆盖的无机物层通常是二氧化钛、氧化锆、金属硫化物和一些贵金属.例［7］如，Ohmori等人优化了覆盖条件，利用正硅酸乙酯（TEOS）在2-丙醇溶液中的水解得到了二氧化硅覆盖的锭子状!-fe2O3粒子.适当的控制TEOS水解条件就可以得到粒径分布相当均匀的二氧化硅覆盖的!-fe2O3［8］粒子.Trindade等人则利用沉积的方法制备了硫化铬覆盖的二氧化硅粒子.他们首先利用Stiber方法得到单分散的二氧化硅纳米粒子，然后加入铬的配合物并且在氮气

4、保护下回流一定时间，从而得到硫化铬覆盖的［9］二氧化硅粒子.Mohwakd等人利用溶剂控制沉积的方法制备了硒化铬纳米粒子覆盖的乳胶微球.他们主要是通过控制溶液条件使得小的硒化铬纳米粒子沉积到大的溶胶微球表面，并且硒化铬的厚度可以调控.此［10］外，Liz-Marzan等人报道了一种制备银覆盖二氧化硅粒子的方法.他们首先制备单分散的二氧化硅纳米粒2+子，然后利用氯化锡溶液对二氧化硅粒子表面进行处理，Sn离子便沉积到二氧化硅粒子表面，最后利用Ag+［11］（NH3）2溶液进一步处理便得到了银覆盖的二氧化硅粒子.最近，Sato等人报道了另外一种制备银覆盖二氧化硅粒子的方法.他们利用单分

5、散的二氧化硅微球（300nm）和小的银纳米粒子（10nm）以及一定量的聚合物溶液混合，然后将固体基底浸入到上述溶液中并以一定的提拉速度提起基底，在固体基底上便覆盖了一层夹带银纳米粒子和聚合物的二氧化硅粒子薄膜.在溶液的挥发过程中聚合物和银纳米粒子随之进入到!收稿日期：2005-03-05基金项目：国家高技术发展与规划（863）项目（2002AA324080）作者简介：高书燕（1972-），女，河南南阳人，河南师范大学讲师，中国科学院长春应用化学研究所博士研究生，主要从事贵金属纳米粒子制备.第3期高书燕等：无机-无机核壳结构复合材料的制备和应用63二氧化硅粒子间的空隙中.将固体基底

6、在一定温度下处理以除去粒子空隙中的聚合物，银纳米粒子便被固定到了二氧化硅粒子表面.这些银覆盖的二氧化硅粒子薄膜表现了非常好的表面增强拉曼效果.在上述方法中，反应剂的相对比例以及核粒子的粒径和质量对于无机覆盖层的质量和厚度都有着明显的影响.因此，为了优化粒子覆盖条件需要进行系统的实验.例如，当需要非常厚的覆盖层时，无机物经常会以纳米粒子的形式在溶液中沉淀并且和核粒子之间发生异相凝聚，这往往会导致粒子的聚集或者无规则的覆盖.为了保证无机层能够在核粒子表面规则的覆盖而又不会导致核粒子的聚集，核粒子表面和初始无机溶液之间要求具有相容性.此外，上述在粒子表面覆盖无机层的方法一般应用于大的核

7、粒子（直径大约100nm），因为大的核粒子对无机材料具有明显的化学或静电吸引力.如果用无机氧化物覆盖金属纳米粒子，则需要在金属纳米粒子表面先进行修饰.Muivaney和Liz-Marzan［12］等人研究了二氧化硅覆盖金纳米粒子的可行性.他们首先用（三氨丙基）三甲氧基硅烷（APTMS）修饰柠檬酸稳定的金纳米粒子，然后在搅拌的情况下加入硅酸钠溶液.241后，通过聚合反应在金纳米粒子表面便覆盖了一层二氧化硅.对于这种方法，需要特别注意溶液的pH值和硅酸钠的浓度.pH值在8~10时最适