核壳纳米颗粒与电磁波的相互作用与大块介质存在较大的差异,其辐射特性也具有更高的可调性。如果将核壳纳米颗粒掺入到某种基质介质中,那么所得的复合材料的辐射特性必将发生一定的变化。含核壳纳米颗粒复合材料的辐射特性受到基体介质、核壳材料、核壳尺寸、核壳颗粒空间分布等因素的影响。因此该类复合材料的辐射特性同样具有可调控性,研究人员可根据不同需求设计出具有特定辐射特性的含核壳纳米颗粒复合材料。了解这些因素对含核壳纳米颗粒复合材料辐射特性的影响规律,无论对基础理论研究还是工程实际应用,都具有十分重要的意义。

1。2  研究现状

1。2。1  核壳纳米颗粒研究现状

    核壳纳米颗粒是指纳米级的内核与包裹在外层的壳体通过某种作用所构成的一种结构。广义上,核壳纳米颗粒既包括具有核壳结构的纳米粒子,也包括中空微球、微胶囊等纳米粒子。根据核心与壳层的材料属性,核壳纳米颗粒可以分为以下四种类型:无机@无机、无机@有机、有机@无机以及有机@有机[5]。

目前,纳米颗粒的合成方法大致可以分为两类:“自上而下”(Top-Down)和“自下而上”(Bottom-Up)。“自上而下”方法是指将材料由宏观尺寸加工至微观尺寸,通常用传统的机械加工方法将材料剪切、研磨至所需要的形貌和尺寸,例如光刻加工技术;“自下而上”方法是指将材料由分子、原子级别大小加工成纳米级大小的材料,例如自组装法[6]。这些方法互不相同、各有所长。但是由于核壳纳米颗粒的制备要求较高的精度,因而“自下而上”合成法更加合适。当然,有时也将两种方法结合起来。核壳纳米颗粒的制备方法还可以进一步分为物理法和化学法。物理法主要包括共混法、机械球磨法、原子层沉积法等;化学法主要包括自组装法、化学气相沉积法、化学镀法等。其中,化学法由于能够在常温下进行并且具有一定的可控性,因而成为制备核壳纳米颗粒的首选方法。

相对于单组分纳米颗粒而言,核壳纳米颗粒具有更佳的物理和化学性能。另外,科学家可按照不同的应用背景设计出具有特定功能的核壳纳米颗粒。目前,核壳纳米颗粒已经在催化、生物医学、吸波材料、巨磁阻感应、环境治理等领域获得了广泛应用[7]。论文网

核壳纳米颗粒与单组分颗粒相比具有更佳的催化性能。Pd和Pt是具有良好催化性能的纳米粒子,但是过高的成本却在一定程度上限制了其使用范围。引进更廉价的金属如镍、铜作为核体材料,是节约催化剂生产成本的有效途径。Fu等[8]采用化学合成法获取了Ni@Pt核壳纳米颗粒,实验表明,Ni@Pt纳米颗粒不仅比纯Pt纳米颗粒表现出更佳的催化效果,而且有效地减少了贵金属Pt的使用。此外,核壳纳米颗粒还用于光催化。Hirakawa等[9]通过一步合成法合成了Ag@TiO2纳米颗粒,实验表明,该纳米颗粒防止了Ag内核的腐蚀并且有效提高了光催化活性。

核壳纳米颗粒因其独特的性质,在生物医学影像、药物运输、基因传递、蛋白质的分离纯化、癌症治疗等生物医药领域占据越来越重要的地位[10-13]。核壳纳米颗粒能够结合具有生物活性的大分子,识别并作用于抗原、靶细胞或病毒以达到特定的医学效果[14]。Xuan等[15]采用表面改性模板技术制得中空碳纳米球,可作为药物释放和催化的载体。Xiong等[16]采用溶胶-凝胶法制备了ZnO@polymer核壳纳米颗粒,这种颗粒具有可控的发光性能和较高的量子产率,被细胞吸收后,可以获得发光细胞的生物影像。

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