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核/壳结构复合纳米材料研究进展/刘威等59

核/壳结构复合纳米材料研究进展*
刘威1,2,钟伟2,都有为2

(1华南农业大学理学院,广州510642;2南京大学物理系固体微结构物理国家重点实验室,南京210093)

摘要核/壳结构复合纳米材料是具有特殊性能的功能材料,是由一种纳米材料通过化学键或其他相互作用将
另一种纳米材料包覆起来形成的纳米尺度的有序组装结构。这种结构可以产生单一纳米粒子无法得到的许多新性
能,因而具有许多不同于核、壳材料的独特的光、电、磁、催化等物理和化学性质。主要介绍了核/壳型复合纳米材料的
特点、形成机理以及制备方法,并结合最近的科研工作对其研究进展进行了综述。
关键词复合纳米材料核/壳结构功能材料

ResearchProgressinNanocompositeswithCore/shellStructures
LIUWei1,2,ZHONGWei2,DUYouwei2
(1SouthChinaAgricultureUniversity,CollegeofScience,Guangzhou510642;
2NationalLaboratoryofSolidStateMicrostructures,PhysicsDepartment,NanjingUniversity,Nanjing210093)

AbstractThenanocompositewithcore/shellstructuresisanorderedassemblysysteminwhichonenanoma
terialiscoveredbyanothernanomaterialviachemicalbondorotherinteractions.Thesestructurespresentmanynew
functionsandparticularoptical,electric,magnetic,orcatalyticpropertieswhichcouldnotbeenobtainedfromsingle
nanoparticles.Inthispaper,theresearchadvance,propertiesandsynthesismethodsofthecore/shellnanostructures
arereviewed.Andmanyoftheexamplespresentedinthisfieldaredrawnfromtherecentwork.
Keywordsnanocomposite,coreshellstructure,functionalmaterial

随着人们对纳米材料认识的不断深入,对其研究也逐渐从目前最常用的原位复合、自组装技术、化学镀等。这些方法不仅
制备简单的纳米颗粒向设计和可控合成具有特定功能性质的纳能够实现壳层厚度和均匀性的控制,而且可以制备多壳层结构
米复合材料方面过渡。在纳米尺度上对材料进行复合,是当前的复合材料。下面介绍几种常用的方法。
研究的热点之一。具有核/壳结构的纳米复合材料是这种复合2.1聚合化学反应法
材料的一种典型的形式。过去10年里,构建具有核/壳结构的聚合化学反应法通常是指有机物单体在含有待包覆粒子的
材料引起了科学家的广泛兴趣。核/壳结构的纳米材料具有一溶液中发生聚合反应形成高分子,同时在粒子表面沉积,形成包
系列可调的优良性质,制备不同类别的核与壳的新材料成为世覆层的方法。它包括单体吸附聚合、乳液聚合等方法。
界各国争相研究的重点。
单体吸附聚合法通常以具有较高催化活性的核作为包覆粒
子例如、、、。单体与被包覆颗粒之间有
1核/壳型复合结构的特点,Fe2O3CeO2CuOSiO2
较强的相互作用,可以直接吸附到无机颗粒表面,然后再引发单
核壳型复合结构纳米粒子是一种构造新颖的、由一种纳米
/体聚合完成包覆。利用单体聚合包覆颗粒的关键是聚合反应必
材料通过化学键或其他相互作用将另一种纳米材料包覆起来形
须发生在颗粒表面。Mandal等采用活性自由基聚合反应的方
成的纳米尺度的有序组装结构,是更高层次的复合纳米结构。
法,在硅粒表面形成苯甲基异丁烯酸的高分子聚合物,然后将硅
这种结构可以产生单一纳米粒子无法得到的许多新性能,具有
核腐蚀去除,得到中空的高分子微粒[4]。实验显示,包覆层的厚
比单一纳米粒子更广阔的应用前景,因而受到广泛的重视[1~3]。
度可通过改变核与有机物接触反应的时间来调节,此方法简便、
根据核/壳材质的不同,可将其主要分为3类:有机无机型、无
易行、且适用面较广。
机有机型和无机无机型。这些核/壳结构的设计都是有针对
此外,利用低分子量表面活性剂具有在颗粒表面形成双层