中空介孔氧化硅納米顆粒的制備及應(yīng)用進(jìn)展

納米二氧化硅（SiO2）是一種無毒、無污染和生物相容性良好的非晶態(tài)無機非金屬材料，具有小尺寸效應(yīng)、表面與界面效應(yīng)和宏觀量子隧道效應(yīng)等介觀系統(tǒng)特性。近年來，很多科學(xué)家在介孔氧化硅的基礎(chǔ)上再次對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化升級，通過多種途徑和方法制備出集空腔與介孔結(jié)構(gòu)于一體的中空介孔氧化硅，使其比表面積、物質(zhì)傳輸及負(fù)載能力等得到進(jìn)一步有效提升，在藥物儲存與釋放、納米反應(yīng)器、吸附與催化和傳感器等領(lǐng)域得到了開發(fā)與應(yīng)用。本文主要以合成中空介孔氧化硅納米顆粒的機理為出發(fā)點，概述了目前制備該類材料的主要方法（硬核模板法、液體界面組裝法和界面重組與轉(zhuǎn)換法）及其在生物醫(yī)藥、催化和光學(xué)等主要應(yīng)用領(lǐng)域的研究進(jìn)展。摘要：集空腔與介孔結(jié)構(gòu)于一體的中空介孔氧化硅納米材料（HMSNs）因其高比表面積、可調(diào)孔徑、低密度和高滲透等特性，而在諸多領(lǐng)域展現(xiàn)了極大的潛在應(yīng)用前景。該文對中空-介孔氧化硅納米顆粒的主要制備方法及其優(yōu)缺點進(jìn)行了概述，著重闡述了硬核模板法、液體界面組裝法和界面重組與轉(zhuǎn)換法的研究進(jìn)展；同時，介紹了中空介孔氧化硅納米顆粒在生物醫(yī)藥、催化和光學(xué)領(lǐng)域方面的應(yīng)用。最后，對其制備和應(yīng)用目前存在的挑戰(zhàn)以及后續(xù)突破方向進(jìn)行了分析和展望。結(jié)論通過硬核模板、液體界面組裝和界面重組與轉(zhuǎn)換等途徑，可以控制合成HMSNs材料；其具有內(nèi)部大空腔、殼層有序介孔孔道、穩(wěn)定的骨架結(jié)構(gòu)和介觀系統(tǒng)特性，從而展現(xiàn)出優(yōu)異的物質(zhì)傳輸能力、多種活性組分高度分散/封裝、光反射性能，在醫(yī)藥、催化和光學(xué)等領(lǐng)域展現(xiàn)出廣泛的潛在應(yīng)用前景。然而，目前仍面臨許多挑戰(zhàn)，如HMSNs的簡單、經(jīng)濟、規(guī)?；苽湟约霸诟鳚撛趹?yīng)用領(lǐng)域中還存在結(jié)構(gòu)和性能等方面的不足。因此，可以從以下幾個方面進(jìn)一步研究：（1）優(yōu)化中間產(chǎn)物（SiO2、SiO2/介孔導(dǎo)向劑復(fù)合物等）、轉(zhuǎn)化溶液化學(xué)環(huán)境和工藝參數(shù)，提高HMSNs的制備效率；（2）利用多種有效官能團(tuán)的甲基硅烷化有機硅為前驅(qū)體或加入有機/無機金屬化合物，同步實現(xiàn)HMSNs骨架摻雜和多功能化，優(yōu)化和調(diào)控其物理化學(xué)性質(zhì)等，促進(jìn)其在生物醫(yī)藥、催化和光學(xué)等領(lǐng)域的實際應(yīng)用；（3）加強HMSNs結(jié)構(gòu)參數(shù)間的關(guān)聯(lián)性研究，如空腔尺寸與孔徑間的變化