【材料】复旦大学研究团队利用介孔孔道各向异性生长成功制备二/三元非对称结构一维介孔纳米复合材料

复旦大学研究团队利用介孔孔道各向异性生长成功制备二/三元非对称结构一维介孔纳米复合材料

Sun Dec 03 00:00:00 CST 2017 X一MOL资讯

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近年来，随着不同尺度和形貌的单一组分纳米材料合成技术的日益成熟，可控合成单分散的具有多种组分的纳米复合材料逐渐引起人们的关注。多组分纳米复合材料最大的吸引力在于它能够实现单一组分所不能实现的功能和性质。除了传统的对称复合方式，如核@壳（Core-Shell）、蛋黄@壳（Yolk-Shell）、合金等，非对称结构纳米复合材料具有形貌、组成、表面性质等不对称性的特点，在多重表面修饰、多客体分子输运等许多方面都具有潜在的应用价值。目前，已有的合成不对称复合纳米材料的途径主要包括表面选择性修饰、界面组装、微流控等。报道的非对称复合纳米材料主要集中在无机纳米晶、高分子、实心SiO₂等。而关于具有高比表面、非对称存储空间、表面性质、功能等非对称介孔材料的报道及合成手段非常有限，因此也限制了非对称纳米复合材料在客体分子（尤其是多客体分子）可控输运和释放方面的应用。

复旦大学的赵东元院士和张凡教授研究团队在前期提出的立方介孔孔道各向异性生长的基础上（J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 15086；J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 5903），在其最新研究成果中进一步拓展了二维六方介孔孔道的各向异性生长。在该工作中，他们提出了一种“降解-重组”诱导介孔各向异性生长的方法，通过以SiO₂纳米颗粒（或包覆SiO₂的无机纳米晶核-壳结构）为种子、有机硅烷为前驱体、十六烷基三甲基溴化铵为结构导向剂，制备了均匀的一维不对称二元介孔硅纳米复合材料。在该反应中，SiO₂种子通过先部分降解、后重组的方法在硅基纳米颗粒种子上可控地生长一维的介孔硅纳米棒（二维六方孔道），结合以往发展的立方孔道介孔各向异性生长，可以进一步可控合成Cube & Sphere & Rod三元不对称结构。在三元不对称结构中，每一个单元的组成、化学性质都可以通过改变骨架中的有机基团进行调控。该方法所制备的不对称一维介孔硅纳米复合材料拥有比对称球状颗粒更优越的药物负载和可控释放的能力。除此之外，该不对称结构可以与不同无机纳米晶进一步复合，实现更加丰富的光、磁、热、电等功能，从而进一步拓展其应用领域。比如，在该工作中，通过与金纳米棒的光热效应结合，人们可以实现近红外光控释药与光热协同治疗，实现良好的肿瘤细胞杀灭效果。相关研究发表在Advanced Materials 上，文章的第一作者是复旦大学的青年研究员李晓民博士。