微乳液模版合成之二氧化矽空心球及其衍生應用

Microemulsion-based synthesis and applications of hollow silica nanoparticles

曾智達(Chih-Ta Tseng)

指導教授 ： 牟中原

國立臺灣大學/理學院/化學研究所/碩士(2009年)

https://doi.org/10.6342/NTU.2009.02380

摘要

奈米尺度的二氧化矽空心球由於其形態上的特殊構造，可用來作為物質的分離、藥物的輸送傳遞以及負載金屬做為催化劑等，近年來越來越多的研究團隊相繼開發出二氧化矽空心球。傳統上製備二氧化矽空心球的方法主要利用多層材料其中內層的當模版，如聚苯乙烯或是二氧化矽等等，然後再利用高溫或是加酸加鹼的方法蝕刻內層的模板。這種方法不僅過程瑣碎且尺寸無法做到低於100奈米。在本篇論文當中我們利用微乳液當作模版一步法合成出奈米尺度的二氧化矽球中球以及空心球，並加以作延伸應用。
奈米尺度的二氧化矽空心球及球中球主要藉由有機矽氧烷APTS的添加，導致矽氧鍵結的程度不夠堅固，使得沒有縮合好的矽能夠從球壁上的微孔洞中流出而形成球中球及空心球。在四成分組成的微乳液中，APTS的添加不僅可導致球中球的結構產生，同時隨著添加APTS的含量，球中球的粒徑大小以及裡面的球也隨之增加。這是一個很有趣且又新穎的問題，正等待著我們去探索解惑。
在三成分組成的微乳液中，APTS的添加同樣可以形成二氧化矽球裡面的孔洞，所合成出的空心球不僅尺寸均勻而且可以合成到當今最小的空心球，整個大小為30奈米。並且，我們利用其空心的特性，將金屬嵌入空心球裡面，作為各種研究的應用。當金包在空心球當中，可以避免在高溫鍛燒後金的聚集，顆粒變大，未來可以應用在一氧化碳的催化反應。四氧化三鐵及藥物包在空心球中，在未來生醫的研究發展中具有極高的潛力。

關鍵字

二氧化矽 ； 空心球

並列摘要

Recently, nanomaterials combining organic/inorganic components have been rapidly emerging in biomedical diagnostic/therapeutic applications. Among various nanomaterials, silica is a promising carrier because of its biocompatibility, low cytotoxicity and easy functionality. Herein, we report a novel method based on templating microemulsion to synthesize uniform hollow silica nanospheres and yolk-shell silica nanospheres by ternary and quaternary water-in-oil (w/o) reverse microemulsion systems. To the best of our knowledge, no studies revealed the synthesis of hollow silica sphere based on the reverse microemulsion systems. Hollow spherical silica nanoparticles have potential applications in catalysis, separation, cell-labeling, and drug delivery.
It is well-known that gold nanoparticles are unstable against sintering, resulting in loss of catalytic activity. Herein, we demonstrate that gold nanopsrticles < 5 nm encapsulated in silica hollow spheres was fabricated to prevent sintering in high temperature and applied for p-nitrophenol reduction and CO oxidation. In addition, the multiplexing hollow nanospheres obtained by synthesis of fluorescent nano-hollow-spheres of silica with encapsulated magnetic nanoparticles (Fe3O4@FITC-HS) could be use for biolabeling applications.

並列關鍵字

Silica hollow spheres ； yolk/shell spheres ； Au@SiO2 ； p-nitrophenol reduction

參考文獻

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