AuAg及AuAg合金包覆SiO2核壳纳米材料合成研究-开题PPT

开题报告,Au、Ag及Au-Ag合金包覆SiO2 核壳纳米材料的合成研究,Contents,技术路线、难点与创新点,研究内容,课题背景与文献综述,研究目的与意义,1. 课题背景与文献综述,贵金属壳核壳纳米材料是一种球状分层的新型纳米颗粒，由贵金属壳(Au、Ag、Pt、Pd等)包覆绝缘体核组成，也可称为贵金属壳纳米球体。,其中，国内外研究最多的是以Au或Ag作为壳层包覆SiO2核的结构，而且，已有涉及到用Au-Ag合金包覆SiO2的核壳纳米粒子的研究 。,Au、Ag包覆SiO2核壳纳米材料的应用,催化反应中的应用,光热肿瘤治疗,药物载体领域的应用,生物医学检测,表面增强拉曼散射基底,全血免疫分析中的应用,发光半导体聚合物中的应用,光学及传感方面的应用,7 8,3 4,1 2,5 6,光热肿瘤治疗,肿瘤，是当今严重危害人类健康的疾病，传统的治疗方法如手术切除、放疗、化疗等均有一定局限性和毒副作用，甚至很大程度上伤害了人体的健康组织。 光热肿瘤治疗，毒性小、生物相容性好、副作用少；相比放射治疗，不仅不伤害健康组织，而且没有组织记忆，可重复性较好。,Halas小组将SiO2Au核壳粒子用于老鼠体内光热肿瘤治疗实验，如右图所示：,Lal S, Clare S E, Halas N J. Accounts Chem ResJ, 2008, 41(12): 1842-1851,Au, Ag包覆SiO2核壳纳米材料用于光热治疗的原因,光热肿瘤治疗的应用,表面等离子共振效应 (SPR),吸收光的能量产生热量,近红外光能穿透活体组织,Au、Ag包覆SiO2核壳纳米材料很容易通过表面等离子共振吸收光的能量产生热量,近红外光是能够穿透活体组织的低能辐射，且不被活体组织吸收。,Au、Ag包覆SiO2核壳纳米材料应用于光热治疗的原因：,表面等离子共振效应 (SPR),改变核壳比， Au、Ag包覆SiO2核壳纳米材料的光吸收峰波长能跨越可见光到近红外甚至中红外(7001300nm)区域。,Oldenburg等研究发现，对SiO2Au核壳粒子保持核粒径不变，改变壳层的厚度，等离子共振吸收峰能在很大范围内移动。如左图所示：,Oldenburg S J, Averitt R D, Westcott S L et a1. Chem Phys LettJ, 1998, 288(2-4): 243-247,当前Au、Ag及其合金包覆SiO2的主要合成方法,4. 普通化学镀法,2. 微乳液法,1. 表面反应法,5. 超声化学法,6. 直接沉积法,7. 自组装-化学镀法,3. 模板法,相对优势： 制备程序简单、实验操作方便，基本不需要加热，工艺条件易于控制，包覆率非常高，最重要的是能够很容易地实现对纳米壳层厚度的有效调节控制。,当前研究存在的问题,存在问题,所用SiO2粒径既定不变 SiO2尺寸的选择依据 SiO2粒径对包覆的影响,2.合成方法问题,1. 体系问题,解 决 方 案,确定最佳核/壳尺寸,利用微反应法合成,用不同粒径大小SiO2进行 包覆合成、对比研究，确定一个既满足应用、又适合大量合成的最佳核/壳尺寸,微反应法连续合成具有最佳核/壳尺寸的核壳纳米材料，借助微反应法的优势实现大量、高效的制备,虽然相对具有很多优势，但 自组装-化学镀法是基于烧瓶的反应方法，具有间歇性、产量少和放大困难等缺点,微反应系统简介及其优点,微反应是一种建立在连续流动基础上的微管道式反应器，用以替代传统间歇式反应器。示意图如下所示：,微反应系统的主要优势,2.控制精确、反应效率高,4.适用范围广,1.绿色工艺、易于放大,3.研发周期短,5.安全性高,微反应 系统,2.研究目的与意义,首次尝试采用微反应连续合成法，制备具有最佳核/壳尺寸的SiO2Au、SiO2Ag及SiO2Au-Ag三种纳米材料。借助微反应法的优势-易于放大合成，实现大量的制备。,有助于推动应用到光热肿瘤治疗的贵金属壳核壳纳米材料的大批量产业化制备，促进实现其在临床治疗方面的广泛应用。,3. 研究内容,First,Second,Third,用改进的Stober法合成具有不同粒径的SiO2微球，作为后续包覆合成核壳纳米材料的基本原料。,就SiO2Au, SiO2Ag和SiO2Au-Ag三种核壳纳米材料，为其各自确定一个最佳核/壳尺寸值。,尝试微反应法分别合成具有最佳核/壳尺寸的SiO2Au、SiO2Ag和SiO2Au-Ag三种材料；成功基础上，改进工艺参数提高包覆率，放大合成以实现大量制备。,体系选择的依据,SiO2,Au, Ag,Au-Ag (1:1)合金,SiO2粒子研究比较透彻，成本低且获取方便。 SiO2性质稳定、单分散性好。 制备SiO2较容易，工艺方法成熟、操作简单。,本实验室在Au、Ag及其合金纳米粒子合成上已有大量研究。 相比Pt、Pd，Au、Ag廉价且性质稳定、生物相容性好、无毒副作用。,Au-Ag合金壳有望将二者优点集于一体，相对Ag壳提高了性质，相对Au壳降低了成本。,对比研究需要的六项参数指标,4.壳层贵金属的用量,5.包覆后核壳纳米粒子的形貌,1.吸收光谱中吸收峰的位置,2.吸收峰的 吸收强度,3.壳层金属的覆盖率,六项指标,6.包覆成功率,位置,强度,包覆率,用量,形貌,产率,4. 技术路线、难点与创新点,技术路线,难点,微反应法连续合成的尝试和改进,难点,为确定最佳核/壳尺寸值而进行的系统对比,创新点,方法创新： 首次尝试利用微反应法对确定了最佳核/壳尺寸值的SiO2Au、SiO2Ag和SiO2Au-Ag分别进行连续合成，并借助放大合成实现大量的制备。,体系创新： 目前，关于不同粒径SiO2对此类核壳纳米粒子的合成和应用的影响的研究甚少，也没有确定一个最佳核/壳尺寸值的研究。,创新点,研究可行性分析,改进的Stober法用于单分散SiO2合成，能够准确、容易的实 现不同粒径的控制。自组装-化学镀法用于贵金属包覆SiO2，能够很容易地实现对壳层厚度的有效控制。 微反应法已成功应用于量子点、众多纳米粒子的合成。 相对基于烧瓶的合成方法，放大合成的优势明显。,改进的Stober法、自组装-化学镀法实验原材料方便易得，实验仪器本实验室均有配备。 微反应法合成：本实验室在利用此法合成量子点方面做了大量的研究