[发明专利]一种二氧化硅填充型纳米团簇复合材料及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料及其制备领域。更具体地，涉及一种二氧化硅填充型纳米团簇复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

快速发展的纳米科学与技术制备了多种多样的新颖纳米材料。这些纳米材料克服了块体材料的一些缺陷，并且表现出一些新的物理和化学性质，在很多领域都展现出巨大的应用前景。但是，单一的纳米材料同时也表现出一些缺点，例如大部分纳米材料包括金属纳米材料、磁性纳米材料以及量子点等纳米材料很难直接均匀分散在水溶液中，而使其应用受到很大限制。此外，很多量子点以及金属氧化物纳米材料在酸性条件下容易发生腐蚀反应，而失去稳定性。因而，通常需要在这些纳米材料表面包覆一种更加稳定并且可以进一步调控的材料。从而对这些纳米材料进行一定的修饰或者功能化而形成复合体系。二氧化硅由于其无毒、透明、亲水以及易于修饰等独特的性质，使得二氧化硅包覆的纳米材料在生物成像、生物监测、药物传输、肿瘤治疗、能源以及催化领域具有重要的应用前景(参考文献Y.Jin,A.Li,S.G.Hazelton,S.Liang,C.L.John,P.D.Selid,D.T.Pierce,J.X.Zhao,Coordination Chemistry Reviews,2009,253,2998–3014；S.Liu,M.-Y.Han,Chem.Asian J.2010,5,36–45；)。目前，已发展了多种二氧化硅的包覆方法，如Sto¨ber法和反相胶束法等，并且可以通过改变不同的参数以调控二氧化硅包覆的厚度等(参考文献A.Guerrero-Mart₁′nez,J.Pe′rez-Juste,L.M.Liz-Marza′n,Adv.Mater.2010,22,1182–1195；J.Wang,Z.H.Shah,S.Zhang,R.Lu,Nanoscale,2014,6,4418–4437)。但是目前的方法多集中于改变外层二氧化硅包覆层的厚度，而对所包覆的纳米颗粒之间，尤其是纳米颗粒之间近距离如(0-5纳米等)的调控还鲜有报道。而对纳米颗粒近距离的调控对纳米材料的性质以及应用如荧光、电子与能量传递等方面具有重要影响。

因此，发展一种简便、普适、可有效调控的纳米颗粒之间距离的二氧化硅包覆的复合体系具有重要意义。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种二氧化硅填充型纳米团簇复合材料，该纳米团簇复合材料具有简便易得，尺寸和组成可调的特性，在实际应用中具有重要意义。

本发明的另一个目的在于提供一种二氧化硅填充型纳米团簇复合材料的制备方法。

本发明的第三个目的在于提供一种二氧化硅填充型纳米团簇复合材料的应用。

为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种二氧化硅填充型纳米团簇复合材料，包括二氧化硅和至少两种无机纳米晶，其中一种为具有表面等离子体共振效应的无机纳米晶，另一种为与之具有重叠吸收的无机纳米晶；所述至少两种无机纳米晶组装得到纳米团簇；所述二氧化硅分布于整个纳米团簇中形成纳米团簇复合材料；所述无机纳米晶的粒径为1-100nm；所述纳米团簇复合材料的直径为50-1000nm。

优选地，所述无机纳米晶的粒径为3-20nm。

优选地，所述具有表面等离子体共振效应的无机纳米晶为Au、Ag和Cu中的一种或多种；更优选地，所述具有表面等离子体共振效应的无机纳米晶为Au。

优选地，所述具有重叠吸收的无机纳米晶为CdSe、CdS、CuSe、CuInS、Cu₂O和Fe₂O₃中的一种或多种；更优选地，所述具有重叠吸收的无机纳米晶为CdSe。

优选地，所述少两种无机纳米晶还包括具有电子传输协同作用的无机纳米晶；优选地，所述具有电子传输作用的无机纳米晶为Pt、Pd、ZnO和TiO₂中的一种或多种；更优选地，所述具有电子传输作用的无机纳米晶为TiO₂。

优选地，所述无机纳米晶的形貌为球形、纳米管、纳米棒、纳米片、立方体和八面体中的一种或多种；更优选地，所述无机纳米晶的形貌为球形。

为达到上述第二个目的，本发明一种二氧化硅填充型纳米团簇复合材料的制备方法，包括如下步骤：

将硅源与至少两种无机纳米晶分散在油性溶剂中，其中一种无机纳米晶为具有表面等离子体共振效应的无机纳米晶，另一种无机纳米晶为与之具有重叠吸收的无机纳米晶，形成油性分散液；

将该油性分散液与表面活性剂水溶液形成微乳液；