介孔二氧化硅及其包覆金纳米棒材料的制备与表征

摘要

金纳米棒(AuNRs)因其独特表面等离子吸收特征和荧光特性在生物医学方面具有很大的应用前景。然而,AuNRs自身较小的比表面积,细胞内容易团聚,且晶种生长法制备的 AuNRs表面吸附的 CTAB具有细胞毒性,严重限制了AuNRs在生物医学方面应用潜能的发挥。所以,寻找简便、有效的方法克服AuNRs的缺陷,使其发挥最大应用潜能是至关重要的。
　　介孔二氧化硅(MS)因其独特的介孔结构、高比较表面积及良好的稳定性和生物相容性在催化剂、吸附剂、纳米反应器和药物载体等方面具有广阔的应用前景。手性介孔二氧化硅(CMS)是介孔二氧化硅的一种特殊结构,其具有很多新颖的性质,如手性介孔以及形状和对映体选择性。将手性介孔二氧化硅(CMS)包覆在 AuNRs表面不仅可以避免 AuNRs相互团聚,提高其生物相容性和生物安全性,而且还引入了手性介孔二氧化硅(CMS)本身具有的手性功能,这必将大大拓宽其应用领域。
　　本文制备了包括手性螺旋介孔二氧化硅在内的各种形貌的介孔二氧化硅,首次将螺旋手性的介孔二氧化硅包覆在AuNRs表面制备了一系列AuNR@MS复合材料。具体研究内容如下:
　　探讨了搅拌速度对生成介孔二氧化硅形貌的影响,首次制得杆状形貌的介孔二氧化硅,并通过透射电子显微镜(TEM)和X射线衍射(XRD)对其进行了表征。结果显示在较低搅拌速度200 rpm下,制得产物呈杆状(或螺旋手性棒状),尺寸较大;在较高搅拌速度1000 rpm下,制得产物呈球形,尺寸较小,且形貌规整,纯净度高,有很好的分散性。
　　基于阴离子表面活性剂与无机硅源的自组装,利用模板法通过改变酸/表面活性剂的摩尔比或乙醇的加入量,将不同形貌、介孔结构及晶相结构的介孔二氧化硅材料成功包覆在AuNRs表面,并通过SEM、TEM、XRD和氮气吸附-脱附曲线对不同条件下制得的AuNR@MS复合材料进行一系列的表征。结果显示,当改变酸/表面活性剂的摩尔比时,由于表面活性剂 C14-L-AlaS与助结构导向剂 APS的电荷匹配密度发生变化,致使介孔二氧化硅的形貌由空心管逐渐转变为螺旋介孔管,最终变成多面体结构。随着酸/表面活性剂的摩尔比增加,晶相结构也由二维六边形转变为三维立方体结构。另外,由于醇的含量影响水解速率和胶束形貌,通过调节乙醇的加入量可以制备不同形貌的AuNRs@MS复合材料。随着乙醇/水体积比增加,介孔二氧化硅的二维六方结构逐渐消失,形貌由螺旋的手性棒逐渐转变为介孔球形,孔径排列的规整程度也随之下降。当反应体系中乙醇的含量超过一定量时,由于介电屏蔽作用减弱(乙醇的介电屏蔽作用比水小),金纳米棒出现团聚现象,表现为介孔二氧化硅包覆多个团聚的金纳米棒。

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0前言

1绪论

1.1介孔二氧化硅材料简介

1.1.2介孔二氧化硅材料的制备

1.1.3影响介孔二氧化硅材料合成的因素

1.1.3介孔二氧化硅纳米材料的合成路线

1.2金纳米棒（AuNRs）材料

1.2.1金纳米棒的制备

1.2.2金纳米棒的特性

1.2.3 金纳米棒在生物医学方面的应用

1.3 AuNR@MS材料

1.4本论文的主要内容及研究意义

2搅拌速度与反应物浓度对介孔二氧化硅形貌的影响

2.1 实验部分

2.1.1 实验材料

2.1.2 实验设备

2.1.3实验方法

2.1.4实验表征

2.2介孔二氧化硅的表征与分析

2.2.1介孔二氧化硅的形貌表征

2.2.2 介孔二氧化硅的XRD衍射谱图分析

2.3 本章小结

3酸及乙醇的含量对AuNR@MS形貌及结构的影响

3.1 实验部分

3.1.1 实验材料

3.1.2 实验设备

3.1.3实验方法

3.1.4 实验表征

3.2酸的含量对AuNR@MS复合材料形貌及结构的影响

3.2.1 HCl/C14-L-AlaS摩尔比对AuNR@MS微观形貌的影响

3.2.2 HCl/C14-L-AlaS摩尔比对AuNR@MS晶相结构的影响

3.2.3不同HCl/C14-L-AlaS摩尔比制得复合材料的N2吸附-脱附特性

3.3乙醇的含量对AuNR@MS复合材料形貌及结构的影响

3.3.1 Eth/H2O体积比对AuNR@MS微观形貌的影响

3.3.2 Eth/H2O体积比对介孔复合材料AuNR@MS晶相结构的影响

3.3.3 不同Eth/H2O体积比得到介孔复合材料的N2吸附-脱附特性

3.4 本章小结

4 结论与展望

4.1主要结论

4.2 未来工作展望

参考文献

致谢

个人简历

硕士期间已发表的论文