載金納米粒子介孔二氧化硅的制備方法及應(yīng)用（PR-AuNPs-MSN）

  負(fù)載型金納米粒子具有催化選擇性高、環(huán)境友好及條件溫和等特征，被廣泛應(yīng)用于空氣凈化、廢水處理、傳感器及燃料電池等多個(gè)領(lǐng)域。負(fù)載型催化劑的性能與結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，制備方法決定材料的結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響催化劑的催化特性，因此選擇合適制備方法至關(guān)重要。制備高活性的催化劑，關(guān)鍵在于要使金納米粒子高度分散在介孔二氧化硅載體的表面及其孔道結(jié)構(gòu)中。

  近年來(lái)，負(fù)載型金納米粒子復(fù)合材料的制備方法發(fā)展迅速，根據(jù)金納米粒子與介孔二氧化硅的結(jié)合方式的不同，通常將制備方法分為三大類(lèi):

一種是將金化合物直接吸附或沉積在預(yù)先制備好的載體上,然后通過(guò)還原劑還原，來(lái)制備載金納米粒子;

**種是預(yù)先制備好金納米粒子,該制備方法可預(yù)先控制金納米粒子的粒徑，并能很好的保持金納米粒子在載體上的形貌;

第三種是在金化合物存在下制備載體，金化合物與載體前身化合物混合，同時(shí)制備出金納米粒子與載體。

下面分別對(duì)以上三種制備方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。預(yù)先制備載體的方法

通過(guò)該方法將金負(fù)載在載體上，主要包括兩種方法，一種是浸漬法，另一種是沉淀沉積法。

  浸漬法，顧名思義，就是指先將二氧化硅浸漬在金化合物溶液中，然后經(jīng)過(guò)干燥、灼燒、還原處理，制得載金復(fù)合材料。該方法簡(jiǎn)單易操作，在工業(yè)催化劑制備中應(yīng)用普遍。學(xué)者們預(yù)先制備了粒徑范圍在120-200nm的中空介孔二氧化硅微球，并通過(guò)浸漬法在介孔二氧化硅微球上負(fù)載金銀合金，并研究了它的催化性能[7]。該方法制備的金納米粒子通常活性組分含量較低，針對(duì)浸漬法的不足，許多研究者對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，發(fā)展出陰離子交換法、陽(yáng)離子交換法和硼氫化鈉法等，通過(guò)這些方法可得到小粒徑、高活性的金納米粒子復(fù)合材料。

  沉淀沉積法以氯金酸為前體，先將載體分散在氯金酸溶液中，攪拌下加入沉淀劑，控制反應(yīng)溫度和 pH，使得到的氫氧化金沉積在二氧化硅表面;然后經(jīng)過(guò)濾、洗滌和灼燒，制得載金納米粒子復(fù)合材料。其中沉淀劑可選用氫氧化鈉和尿素，沉淀劑種類(lèi)和用量會(huì)影響金在二氧化硅上的沉積量。

預(yù)先制備金納米粒子的方法

  與其它方法相比，該方法可以預(yù)先調(diào)節(jié)金納米粒子的大小，該方法又分為兩種:一是將預(yù)先制備的金納米粒子直接沉積在載體上，二是在金納米粒子存在的情況下合成載體，將金納米粒子包埋于載體中。

  先合成了金納米粒子，然后通過(guò)模板法在其表面包覆一層介孔二氧化硅，制備出金@介孔二氧化硅微球，并研究了溶劑條件和硅源種類(lèi)對(duì)復(fù)合微球的結(jié)構(gòu)與自組裝的影響。

  在陽(yáng)離子表面活性劑CTAB溶液中，通過(guò)硼氫化鈉還原氯金酸制備出納米金膠體;然后將硅酸鈉加入上述金/表面活性劑溶液中，加酸中和后將該凝膠置于100℃下熱處理2天;將所得產(chǎn)物洗滌、過(guò)濾、干燥并在560℃下煅燒，得到載金納米粒子二氧化硅，作者還探究了其在水溶液中的催化性能。

同時(shí)制備載體與金納米粒子的方法

  該類(lèi)方法中常用的是共沉淀法。共沉淀法以氯金酸為前體，將氯金酸溶液與載體的硝酸鹽溶液混合均勻，一同加入到Na2CO3溶液中，持續(xù)攪拌。在此過(guò)程中，載體的硝酸鹽前驅(qū)體與Na2CO3反應(yīng)得到氫氧化物或碳酸鹽，與氫氧化金一同沉淀下來(lái)。后經(jīng)陳化、過(guò)濾、洗滌、干燥和高溫焙燒后制得載金納米粒子復(fù)合材料。該方法的缺點(diǎn)是金的負(fù)載量要在10%以上才有較理想的催化性能。因?yàn)楹艽笠徊糠值慕鹆Ｗ颖话裨谳d體的內(nèi)部而無(wú)法與反應(yīng)物直接接觸,這大大降低了金的**活性點(diǎn)數(shù)目。另外，該方法較適用于金屬氧化物載體，如Fe2O3、ZnO等，在二氧化硅類(lèi)載體上應(yīng)用較少。

應(yīng)用

  載金介孔二氧化硅是當(dāng)前研究的一個(gè)熱點(diǎn)，主要應(yīng)用于兩個(gè)領(lǐng)域:生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域與催化領(lǐng)域。下面分別從這兩個(gè)領(lǐng)域?qū)d金介孔二氧化硅的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。

生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域

  在制備的介孔二氧化硅納米球(MSN）上負(fù)載有機(jī)金納米粒子(PR-AuNPs)，并將其用于誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)部抗****紫杉醇的控制釋放，如圖1所示。研究發(fā)現(xiàn),光敏的AuNPs可以**的堵住介孔二氧化硅的多孔結(jié)構(gòu)，以防止有毒**的釋放。而且，在生理?xiàng)l件下，低功率的光照射就可以控制PR-AuNPs-MSN體系中**的釋放。該復(fù)合材料為設(shè)計(jì)新型細(xì)胞內(nèi)傳遞疏水毒性**的載體起重要的指導(dǎo)作用。

催化領(lǐng)域

  使用3-氨丙基三乙氧基硅烷來(lái)處理介孔二氧化硅的表面，通過(guò)吸附還原法在其介孔的通道中負(fù)載納米金，將其用于一氧化碳的催化氧化。研究發(fā)現(xiàn)，金納米粒子的粒徑越小，CO的轉(zhuǎn)化率越高。

  在將單分散的金納米粒子負(fù)載在介孔二氧化硅表面后，將其應(yīng)用于環(huán)己烷的無(wú)溶劑有氧氧化。研究發(fā)現(xiàn)在金催化劑作用下，不但反應(yīng)溫度降低，反應(yīng)活性也大大提高。

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