理化所新型纳米反应器内制备可调变纳米金取得新进展

2010-9-26 14:31 来源: 中国科学院
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  具有可调变纳米金内核的中空介孔“夹心二氧化硅”球制备过程图

  在国家科技部和国家自然科学基金的大力支持下,中国科学院理化技术研究所纳米材料可控制备与应用研究室继2009年10月在《先进材料》(Adv. Mater. 2009, 21, 3804-3807)上发表关于制备具有中空介孔结构的“夹心二氧化硅”纳米颗粒的研究之后,近日,该研究的最新进展A Silica Nanorattle with a Mesoporous Shell: An Ideal Nanoreactor for the Preparation of Tunable Gold Cores在《先进材料》上在线发表(Adv. Mater.,DOI:10.1002/adma.201002277)。

  近年来,纳米级贵金属在催化、光学成像等方面引起了人们的广泛关注。然而,由于纳米粒子表面能较高,在反应过程中易团聚,从而失去原有活性和选择性。因此,材料学家们迫切希望制备出具有大比表面积同时保持高稳定性的纳米材料。采用多孔中空球做载体,将纳米级的贵金属颗粒保护在其内,为解决这一难题提供了新的思路。

  唐芳琼研究员所带领的研究团队在发展其具有自主知识产权的的中空介孔“夹心二氧化硅”纳米颗粒的项目中,依托研究室在纳米材料可控制备技术方面的实力与经验,创新制备具有独特结构的“夹心二氧化硅”纳米球。该纳米球结构设计精巧,可精确控制颗粒尺寸、外壳厚度、内部空腔大小,尤其是外壳可以得到介孔结构,使得小分子可以进入中空球内部。同时,该中空介孔“夹心二氧化硅”球的内部还具有大量还原性有机基团。以这种中空介孔“夹心二氧化硅”纳米球作为纳米反应器,利用其内部丰富的活性基团和独特的空腔结构,通过“先壳后核”的策略,她们成功地制备出一种结构稳定的具有可调变纳米金内核的中空介孔“夹心二氧化硅”球。

  该制备方法简单高效,只需将“夹心二氧化硅”球浸渍到金前躯体后加热,即可在其内部制备出粒径大小可控的纳米金颗粒。纳米金对还原芳香族硝基化合物具有很好的催化作用,而金颗粒在“夹心二氧化硅”球的介孔壳层的保护下,更能有效阻止颗粒间的相互作用,防止团聚,从而保持了较高的稳定性,可以多次使用。同时,该方法有望拓展到其它结构稳定的贵金属/无机氧化物中空介孔球型催化剂的制备上。

  有关工作已申请中国发明专利。