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[材料资讯] 赵东元:单颗粒级别碳和二氧化硅空间分离的非对称两亲性介孔纳米颗粒

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发表于 2018-8-2 10:12:16 | 显示全部楼层 |阅读模式

现今的很多催化反应都涉及到微乳液,即反应物和催化剂分属油水两相中。由于水油之间互溶性低,导致这类反应效率难以提升。纳米颗粒可以被吸附在油水界面上,辅助水和油形成稳定的Pickering微乳液,有助于提高微乳液体系的催化效率。同时相较于分子表面活性剂,固体纳米颗粒还可以进一步负载催化剂、具有容易回收等优势。具有亲水/疏水不对称结构的纳米颗粒更有利于稳定微乳液。和分子型表面活性剂一样,纳米颗粒稳定乳液的能力取决于其亲水端和疏水段的尺寸比例。分子型表面活性剂一般都有可调的碳链长度。相对而言,纳米颗粒的亲疏水性则很难准确调控。此前报道的不对称结构大部分都是由纳米晶或聚合物构成,非对称结构两端性质差异不大。而基于有机硅在二氧化硅或者碳纳米颗粒上的异相生长的工作,可以得到具有不同亲水/疏水性质的非对称纳米颗粒。但因为有机硅是天然的碳硅复合材料,基于有机硅制备的不对称结构总有一端不可避免的由碳硅复合材料组成,一定程度上限制了对于所制备的非对称材料亲疏水性的精细调节。因此,在单个不对称颗粒中实现碳和硅的完全分离,是制备具有优秀且可调乳液稳定能力纳米颗粒的前提。本文首次合成了双介孔Fe3O4@mC&mSiO2 非对称结构“磁性固体表面活性剂”纳米颗粒,实现了单颗粒水平上碳和二氧化硅的绝对空间隔离,并且表现出良好的乳液稳定能力,在乳液催化中变现出良好的应用前景。

非对称纳米颗粒

非对称纳米颗粒

近日,中国复旦大学的赵天聪博士研究生等人,在赵东元院士和李晓民研究员的指导下,通过表面电荷诱导选择性生长的方法制备了Fe3O4@mC&mSiO2双介孔不对称纳米颗粒。该纳米颗粒在单颗粒级别上实现了碳和二氧化硅完全分离。并且碳(疏水)和二氧化硅(亲水)端的尺寸比例可以精确控制,使得此纳米颗粒作为“固体表面活性剂”具备优秀可调的微乳液稳定能力。在该非对称结构两端选择性负载不同催化剂后,该纳米颗粒表现出优秀的催化性能。相关成果以“Spatial Isolation of Carbon and Silica in a Single Janus Mesoporous Nanoparticle with Tunable Amphiphilicity”为题发表在Journal of the American Chemical Society上。





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