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离散型烷基-二氧化硅杂化纳米线的合成及其超疏水纳米结构薄膜的组装2016-10-24

氧化硅纳米材料由于具有高的比表面积、形貌可控、表面性质易调、很好的生物兼容性和热稳定性,在功能材料的合成中被广泛地应用作基底或者模板材料。例如,具有规则球形结构的氧化硅纳米粒子常被用作组装结构基元构建胶态晶体或超粒子,并可进一步将这些有序的纳米颗粒组装体用作模板来制备反蛋白石结构或三维有序大孔材料。近年来,具有高长径比的纳米材料(如碳纳米管,金属及氧化物纳米线)被广泛用作构建基元来组装多功能纳米线膜,用于催化、传感、检测及分子分离等功能化应用。虽然目前有多种方法可以合成具有较高长径比的氧化硅纳米材料,但这些方法对于合成能够满足自组装需求—具有单分散性及溶液中胶体稳定性的氧化硅纳米线具有很大的挑战。

近日,复旦大学化学系王亚军研究员课题组报道了一种利用sol-gel法来合成高柔韧性和机械强度的复合氧化硅纳米线的方法。氧化硅纳米线的合成是通过在水/戊醇乳液界面定向水解、沉积正硅酸乙酯,通过加入少量三甲氧基十八烷基硅烷将分散于戊醇相中水液滴的直径稳定到100 nm以下,同时在长出的纳米线表面覆盖一层十八烷基硅烷,提高其机械强度及在合成体相(戊醇)中的胶体稳定性。该方法合成的复合氧化硅纳米线的平均直径为80 nm,长度可达10 μm以上,并能够在醇溶液中以稳定的胶体形式存在,可用作组装块来组装具有三维大孔网络结构的超疏水功能材料及各种形貌的膜、块材料。

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     纳米线在不锈钢网基底上自组装的不同倍数下的SEM照片(a,b);纳米线自组装而成的自支撑膜的光学照片(c, d)及膜的截面(f,g)和表面(h)不同倍数下的SEM照片, 纳米线自组装而成的不同形貌的膜、块材料(f)。

这项工作提出了一种基于sol-gel法合成单分散、复合氧化硅纳米线的方法,是从下而上构建三维超疏水材料和三维大孔材料的重要一步。该研究成果在《德国应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)杂志上报道,

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