金纳米催化剂(四)：二氧化硅磁性核壳结构

金纳米催化剂(四)：二氧化硅磁性核壳结构
2016-08-22 13:15来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
多功能Fe3O4＠SiO2-金纳米粒子合成路线2011年，Zhu等以NaBH4为还原剂，制备了多功能Fe3O4＠SiO2⁃AuNPs复合微球。

微球饱和磁化强度为23.9 emu/g，尺寸均一，AuNPs稳定存在，且尺寸较小（4nm，TEM）。

在NaBH4室温还原4⁃NP的反应中表现出高催化活性，12min 4⁃NP的转化率达到95％；催化剂便于磁性回收，具有长效催化寿命和良好的重复使用性，适于规模化制备和实际应用过程。

2013年，Zheng等借助Sn2＋修饰Fe3O4＠SiO2核壳结构表面并以其作为还原剂制得Fe3O4＠SiO2⁃AuNPs核壳结构催化材料。

合成过程简单，不仅减少了合成步骤而且显著降低了合成成本。

磁性复合微球具有高磁性（饱和磁化强度为35.3emu/g）、良好的渗透性和稳定且裸露的AuNPs，AuNPs的分散性较好，平均粒径约5 nm（TEM）。

298Ｋ时，催化NaBH4还原4⁃NP的研究结果表明：向反应体系中加入催化剂后，反应快速进行，没有诱导期，4 min反应完成，这在实际应用中是一重要优势；还原产物仅为4⁃AP，无副产物生成，拟一级速度常数为1.42 ×10－2S－1，比产生相同转化率的Au或Ag基纳米催化剂都要高；反应完成后，催化剂通过外加磁场回收，循环使用前7次转化率稳定在91％，此后转化率稍有下降。

该合成路线为制
备其他多功能金属纳米复合物提供了借鉴。

同年，Liu等采用表面诱导原子转移自由基聚合（SIATRP）的方法，将聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（PDMAEMA）接枝到Fe3O4＠SiO2＠亚甲基双丙烯胺和甲基丙烯酸羟乙酯共聚物（PHEMA）多层微球的表面，用NaBH4原位还原Au3＋后制得多壳层结构的Fe3O4＠SiO2＠PHEMA⁃g⁃PDMAEMA⁃AuNPs核壳型催化材料，AuNPs的尺寸约3.7 nm（DLS）。

研究结果表明：合成材料对NaBH4还原4⁃NP具有良好的催化活性，15 min反应完成，拟一级速度常数为4.5 ×10－3S－1，较Au＠meso⁃SiO2更高。

经分离回收、循环使用6次，转化率仅由99.0％下降到96.7％，证实其具有良好稳定性和催化活性。

这种将无机过程（溶剂热法、溶胶凝胶法）和有机过程（蒸馏沉淀法、SIATRP）相结合的方法，可方便合成具有特殊结构和高性能的功能材料；然而，由于多壳层的屏蔽作用，无法有效进行磁控分离。

Rahman等制备了具有介孔SiO2（mSiO2）外壳的Fe3O4＠SiO2＠Au⁃Shell＠mSiO2。

制备过程如下：（1）通过溶胶⁃凝胶法制得Fe3O4＠SiO2纳米颗粒；（2）对其表面氨基化并将柠檬酸稳定的AuNPs通过静电作用吸附在氨基化的颗粒表面，以此为种子进一步形成具有Au 壳的复合物Fe3O4＠SiO2＠Au⁃Shell；（3）以CTAB为模板剂和TEOS为硅源组装Fe3O4＠SiO2＠Au⁃Shell＠SiO2核壳型复合物，除去CTAB后获得Fe3O4＠SiO2＠Au⁃Shell＠mSiO2纳米复合物。

复合材料具有高饱和磁化强度（21.4 emu/g），贯穿性良好的介孔SiO2外壳（介孔2.1 nm）及接近性好的Au壳（壳厚25 nm）。

室温催化NaBH4还原4⁃NP的反应，12 min 反应基本完成，拟一级速率常数为2.33 ×10－3 S－1，且速率常数随催化剂加入量增加而增大；反应后经磁控回收、循环使用8次，转化率仍高达90％，表明合成材料具有良好的重复使用性。

担载Au的磁性颗粒和介孔壳层所形成的纳米复合材料也可用于定向药物缓释并能强化作用效果。