硫醚键桥键的有机-无机杂化的蛋黄-蛋壳结构介孔纳米粒子的合成开题报告

1. 研究目的与意义

材料科学是21世纪科技热点之一，在发达国家以及包括中国在内的主要发展中国家制定国策时的权重日益增加。因为新材料的开发不仅可以极大地推动工业、农业。医学、环境科学、航天航空业和信息科学等的发展，而且甚至可能对这些领域产生革命性的演变，给人类生活带来巨大变化。同时，人们十分关注的重要领域如能源、环境、人类健康等的发展都依赖材料科学的发展。当前的材料科学与以冶金为主的传统材料科学不同，成了一个典型的多学科交叉领域，例如开发高温超导体、新型催化剂、纳米材料等都依赖不同学科的科学家的合作。

按照国际纯粹与应用化学联合会（IUPAC）的命名规则，多孔材料可按孔径大小分为3类：孔径小于2nm的称为微孔（micropore）；孔径在2-50nm之间的被定义为介孔(mesopore)；而孔径大于50nm的就是大孔(macropore)。由于纳米是一个1-100nm的尺度概念，所以上述3种材料都可以被认为是纳米孔材料（nanoporousmaterials），它们在大分子转化、分离、高新技术产业如微电子、微反应器中具有更重要的应用价值。以多孔氧化硅、多孔碳为代表的多孔分子筛材料是一个庞大的无机材料家族。它们具有空旷的结构和巨大的表面积（包括内表面和外表面），是一类优秀的吸附分离剂、催化剂、载体、离子交换剂和微反应器，已经被广泛用于石油化工、空气分离等领域。控制介孔二氧化硅及碳材料的形貌，尺寸及结构对其实际应用具有重要意义。

2. 国内外研究现状分析

至今，数十种介孔材料已经被陆续合成出来。它们大多数具有有序的孔道排列。自美孚公司的最早系列M41S以后，最引人注目的介孔新材料来自美国加州大学圣巴巴拉分校Stucky教授领导的研究小组，他们发展的新型介孔材料也因此被命名为SBA系列。此外，各国科学家，包括日本、韩国、中国、加拿大、英国、法国等，都在合成新型介孔材料方面做出了卓越的贡献。其中值得一提的是，韩国科学家Ryoo课题组发展出KIT系列新型介孔材料；中国赵东元教授领导的复旦大学研究组后来发展出了以FDU命名的系列新型介孔材料，进一步拓展了介孔材料的种类和结构。然后，这些工作大多围绕孔道结构进行设计制备，球形的空心介孔二氧化硅、碳材料的报道相对较少。

3. 研究的基本内容与计划

（1）以正硅酸四乙酯（teos）、1,2-二乙氧硅脂基乙烷（btse）为硅源，十六烷基三甲基溴化铵（ctab）为表面活性剂，氨水为催化剂，采用溶胶-凝胶法，制备出蛋黄-蛋壳结构（yolk-shell）的二氧化硅球。

（2）以有序的介孔氧化硅材料为硬模板，高温碳化处理后除去氧化硅模板，得到介孔碳材料。

（3）利用tem、xrd、bet等表征手段对二氧化硅球、介孔碳结构进行表征，确定最佳配比、催化剂用量、醇水比、反应时间、温度等因素。

4. 研究创新点

（1）合成的介孔二氧化硅和碳材料具有空心结构，有利于提高药物负载量。

（2）合成方法简便，无需使用牺牲模板，不用多步的包覆过程，无需使用毒性和强腐蚀性试剂。