介孔二氧化硅材料是一種具有高比表面積、大孔容、形貌和尺寸可控的新型無(wú)機(jī)材料，它兼具了介孔材料和二氧化硅材料的雙重特性，在催化、分離、生物醫(yī)學(xué)、傳感器等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣泛。十六烷基三甲基溴化銨作為一種常見(jiàn)的陽(yáng)離子表面活性劑在介孔二氧化硅材料的制備中被廣泛使用，但是所制備的介孔二氧化硅材料介孔孔徑難以超過(guò)4nm。然而，在眾多應(yīng)用領(lǐng)域中，如蛋白質(zhì)運(yùn)輸?shù)确矫妫挥挟?dāng)介孔尺寸大于10nm時(shí)才能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求，通常將這類(lèi)材料稱為大孔介孔二氧化硅材料。目前已知的制備大孔介孔二氧化硅材料的方法均存才一定的不足，如顆粒尺寸太大無(wú)法滿足生物醫(yī)學(xué)的要求、難以功能化、難以大規(guī)模生產(chǎn)等。

　　中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所王齊華研究員帶領(lǐng)的小組發(fā)展了一種簡(jiǎn)單高效、適于大規(guī)模生產(chǎn)的制備單分散功能化的大孔介孔二氧化硅基材料的方法。該小組著眼于氧化硅框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，試圖通過(guò)有機(jī)硅烷的引入構(gòu)筑有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化殼層。相對(duì)于無(wú)機(jī)部分，有機(jī)硅烷雜化部分抵抗堿刻蝕的能力更弱。他們采用乙烯基三乙氧基硅烷與正硅酸乙酯共水解/縮聚構(gòu)筑了有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化殼層，結(jié)合選擇性刻蝕的思路一鍋法制備了大腦皮層形貌的介孔氧化硅基核-殼結(jié)構(gòu)。

　　通過(guò)調(diào)控有機(jī)硅烷的量和刻蝕時(shí)間，他們實(shí)現(xiàn)了對(duì)介孔孔徑、材料形貌的有效控制。表面介孔孔徑最大可達(dá)~19nm，孔體積可達(dá)1.29cm3g-1。此外，部分刻蝕下來(lái)的低聚硅酸鹽會(huì)在刻蝕部分再次發(fā)生自組裝，使介觀孔道內(nèi)存在大量暴露的乙烯基，利用這一特點(diǎn)可在孔道內(nèi)接枝溫度響應(yīng)性高分子聚（N-異丙基丙烯酰胺）制備溫度響應(yīng)性納米反應(yīng)器。在制備中間層介孔二氧化硅時(shí)，引入了熒光基團(tuán)，使得最終產(chǎn)品展現(xiàn)出良好的熒光特性，擴(kuò)展了所制備的材料在生物領(lǐng)域的應(yīng)用前景。

　　該方法為大孔介孔二氧化硅基納米材料的大規(guī)模制備提供了一種簡(jiǎn)單、高效的合成途徑，有望在納米反應(yīng)器、藥物緩釋系統(tǒng)和生物成像等領(lǐng)域得到應(yīng)用。相關(guān)工作發(fā)表在Nanoscale （ Nanoscale, 2015, 7, pp 16442-16450）上。

　　大孔介孔二氧化硅材料的制備示意圖及形貌表征

　　所制備材料的熒光特性（a,b）及溫度響應(yīng)性（c,d）

責(zé)任編輯：王元

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