二氧化硅包覆金納米顆粒是一種具有核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合納米材料。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

其內(nèi)核為金納米顆粒，如金納米球或金納米棒，外層均勻包裹著二氧化硅層，形成直徑在 20-100nm 的球形或棒狀結(jié)構(gòu)。二氧化硅層厚度可在 5-50nm 范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，且具有規(guī)則排列的孔道，孔徑為 2-50nm，比表面積達(dá) 500-1000m2/g，能為功能化提供豐富的活性位點(diǎn)。

制備方法

• 經(jīng)典 St?ber 法：以正硅酸乙酯為硅源，在堿性條件下發(fā)生水解反應(yīng)，從而在金納米顆粒表面形成二氧化硅包覆層，該方法操作簡(jiǎn)單，但包覆層均勻性可能較差。

• 溶膠 - 凝膠法：通過(guò)調(diào)控反應(yīng)條件，可實(shí)現(xiàn)二氧化硅層的均勻包覆，適用于制備高質(zhì)量的核殼結(jié)構(gòu)。

• 微乳液法：利用表面活性劑形成的微乳液滴作為模板，控制二氧化硅的成核和生長(zhǎng)，可獲得單分散性良好的核殼結(jié)構(gòu)，但操作較為復(fù)雜。

• 原位包覆法：在金納米顆粒合成過(guò)程中直接加入硅源，通過(guò)調(diào)控反應(yīng)條件實(shí)現(xiàn)原位包覆，步驟簡(jiǎn)潔，但需精確控制反應(yīng)參數(shù)。

性能優(yōu)勢(shì)

• 穩(wěn)定性增強(qiáng)：二氧化硅層可隔離金納米顆粒與外界環(huán)境，防止其聚集和氧化，能抵抗脈沖激光照射下的熔化，延長(zhǎng)保存時(shí)間，使其在更廣泛的環(huán)境條件下保持穩(wěn)定。

• 光學(xué)性質(zhì)可調(diào)：金納米顆粒的表面等離子體共振效應(yīng)使其在可見(jiàn)光區(qū)有強(qiáng)吸收，二氧化硅包覆后，周?chē)橘|(zhì)折射率變化導(dǎo)致 SPR 峰紅移 5-30nm，拓寬了應(yīng)用波長(zhǎng)范圍。

• 生物相容性良好：二氧化硅層可降低金納米顆粒的細(xì)胞毒性，提高生物相容性，且能承受 200℃高溫，適用于高溫滅菌或光熱治療中的局部升溫。

• 易于功能化：二氧化硅層的硅羥基可通過(guò)硅烷化反應(yīng)修飾氨基、羧基或硫醇基團(tuán)，進(jìn)而結(jié)合生物分子或功能性聚合物。

應(yīng)用領(lǐng)域

• 催化領(lǐng)域：金納米顆粒具有優(yōu)異的催化性能，二氧化硅層可保護(hù)其免受環(huán)境影響，提高催化劑的穩(wěn)定性和可重復(fù)性，可作為光催化劑載體，用于有機(jī)污染物降解等。

• 生物傳感與成像：可作為拉曼散射增強(qiáng)基底，用于癌癥標(biāo)志物等的靈敏檢測(cè)，也可作為生物分子探針，在生物成像中發(fā)揮重要作用。

• 藥物遞送：介孔二氧化硅的孔道為藥物負(fù)載提供空間，載藥量可達(dá) 20-30wt%，通過(guò)靶向修飾可實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞靶向，結(jié)合光熱效應(yīng)還可觸發(fā)藥物釋放。

二氧化硅包覆金納米顆粒

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