2008-2009納米化學(xué)進(jìn)展功能納米材料的性質(zhì)和應(yīng)用

1、20082009納米化學(xué)進(jìn)展（2）——功能納米材料的性質(zhì)和應(yīng)用(一)納米材料的組裝性質(zhì)功能納米材料的可控組裝對于納米材料的性能研究和應(yīng)用都是至關(guān)重要的，已逐漸成為納米化學(xué)研究的重要組成部分。通過磁性納米顆粒的磁偶極相互作用，研究人員高產(chǎn)率地制備了NiCo磁性合金組裝的項(xiàng)鏈狀結(jié)構(gòu)[38]。單分散片狀Cu2S納米顆?？梢酝ㄟ^自組裝得到高度有序的超晶格，對納米顆粒的大小和形貌進(jìn)行控制，可以調(diào)控超晶格的堆積方式[39]。將SnO2納米顆粒組裝在

2、硅基底上時(shí)，同時(shí)得到了六方密堆、畸變的六方密堆和四方密堆的二維組裝模式，該組裝體對光有調(diào)制作用；將SnO2與Ag納米顆粒進(jìn)行二元組裝可以得到三維孔狀結(jié)構(gòu)[40]。把用檸檬酸鈉保護(hù)的金納米粒子長期放置，可以得到由金納米粒子組裝的新穎的微管結(jié)構(gòu)[41]。離子液體保護(hù)的鉑納米粒子可以實(shí)現(xiàn)在氣液界面的組裝，得到了鉑納米粒子的二維組裝體[42]。金屬碳納米管的雜化納米材料也可以通過在溶液中的自組裝途徑來制備得到[4345]。(二)納米材料的光學(xué)性

3、能利用界面反應(yīng)原理可以合成尺寸均一的稀土氟化物納米結(jié)構(gòu)陣列[46]，陣列的形貌可以通過反應(yīng)條件調(diào)控；對其進(jìn)行Er3＋Yb3＋摻雜，實(shí)現(xiàn)了不同于塊體材料的多色上轉(zhuǎn)換熒光。這種上轉(zhuǎn)換納米材料可能會在發(fā)展微型光電子器件，尤其是在固體發(fā)光、光子晶體、光學(xué)存儲以及光波導(dǎo)等領(lǐng)域存在著潛在的應(yīng)用價(jià)值?；谌橐悍椒ㄖ苽涞膯畏稚?羥基喹啉鋁六方柱狀納米結(jié)構(gòu)聚集體[47]在紫外光照射下發(fā)出512nm的綠光。相比較，單個(gè)納米棒的熒光發(fā)射峰位藍(lán)移到485nm。

4、長春應(yīng)化所汪爾康等[48]利用溶液中離子自組裝技術(shù)得到了一系列新穎的納米結(jié)構(gòu)，并實(shí)現(xiàn)了對發(fā)光分子吡啶釕的有效固定，得到的傳感材料具有非常好的電化學(xué)發(fā)光性能和穩(wěn)定性，該復(fù)合材料有望在蛋白質(zhì)和基因的檢測方面發(fā)揮重要的作用。利用量子點(diǎn)在低的正電勢條件下的電化學(xué)發(fā)光實(shí)現(xiàn)了對2(二丁氨基)乙醇的高靈敏度檢測[49]。一鍋法制備的壁厚可調(diào)的納米Cu2O、Cu2S和CuS空心球納米結(jié)構(gòu)具有很好的光限幅性質(zhì)[50]，具有很好的潛在的應(yīng)用前景。(三)納米

5、材料的催化性能負(fù)載在碳納米管內(nèi)的銠催化劑對水煤氣制乙醇反應(yīng)的催化活性明顯提高，相比負(fù)載在碳納米管外壁的銠催化劑，活性提高了近一個(gè)數(shù)量級，大連化物所的研究人員[51]將此歸因于催化劑與碳納米管的協(xié)同效應(yīng)。將費(fèi)托合成的鐵催化劑負(fù)載在碳納米管內(nèi)，催化劑的反應(yīng)活性亦有相當(dāng)?shù)奶岣?，反?yīng)物和中間產(chǎn)物在碳納米管中相對較慢的擴(kuò)散速度提高了產(chǎn)物中長鏈烴的比例[52]。通過濕化學(xué)方法可以得到一系列具有非常好的電催化活性的鉑納米材料、基于鉑的雙金屬納米材料以

6、及碳納米管擔(dān)載的鉑納米材料[5355]。(四)納米材料的界面性質(zhì)江雷等[56]利用DNA納米馬達(dá)制備出焓驅(qū)動的三態(tài)浸潤性智能開關(guān)表面。他們選擇DNA納米馬達(dá)作為智能開關(guān)的核心，對其進(jìn)行功能化修飾，分別在DNA納米馬達(dá)的兩端修飾上疏水的功能團(tuán)和表面固定基團(tuán)(—SH，巰基)。通過單層自組裝，將DNA納米馬達(dá)固定在陣列微結(jié)構(gòu)的金基底上，構(gòu)筑了一個(gè)新穎的智能表面。在酸堿刺激下，在該表面上可以實(shí)現(xiàn)超親水、亞穩(wěn)的超疏水和穩(wěn)定的超疏水3種狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)

7、換。利用外加交變磁場，研究人員還成功實(shí)現(xiàn)了超順磁性微滴在超疏水固體表面間的可逆、定向、無損失輸運(yùn)。這種智能、可逆、無損失輸運(yùn)少量微滴的體系設(shè)計(jì)，對許多定域的化學(xué)生物反應(yīng)、痕量分析和在位檢測非常重要，為少量(或微量)液滴在物理、化學(xué)、生物、醫(yī)藥、臨床和微流體領(lǐng)域中的應(yīng)用提供了新的思路[57]。(五)納米材料的檢測和生物應(yīng)用生物物理所閻錫蘊(yùn)等[58]首次發(fā)現(xiàn)Fe3O4納米顆粒具有類似過氧化物酶的催化活性，并提出了氧化鐵納米顆粒模擬酶的概念。

8、這一發(fā)現(xiàn)不僅為惰性金屬材料在納米尺度具有催化活性的學(xué)說提供了新的論據(jù)，而且拓展了磁性納米顆粒的應(yīng)用。利用水熱法合成的銀酚醛樹脂核殼結(jié)構(gòu)納米球[59]，可以很好的穿透細(xì)胞，并未顯示毒性作用，有望應(yīng)用于人體肺癌H1299細(xì)胞的生物成像標(biāo)記?？梢酝ㄟ^對實(shí)驗(yàn)條件的控制來實(shí)現(xiàn)納米球的尺寸和單核多核的調(diào)控。使用介孔分子篩，研究人員成功地實(shí)現(xiàn)了對人體血漿中多肽的選擇性富集[60]，分子篩中尺度均一的孔道提高了多肽富集的選擇性和效率。利用經(jīng)多壁碳納米管

9、修飾的碳纖維微電極可以特異性地檢測老鼠大腦中的抗壞血酸，該碳微電極具有很高的選擇性和可重復(fù)性[61]。在單壁碳納米管上修飾特定的與34二羥基苯甲酸有很強(qiáng)結(jié)合能的芳環(huán)類有機(jī)物，以碳納米管作為電子傳感器，芳環(huán)作為電子受體，可以實(shí)現(xiàn)特異性的識別環(huán)境中存在的34二羥基苯甲酸[62]。通過多級修飾的膠體金電極，實(shí)現(xiàn)了葡萄糖的濃度檢測[63]。首先通過共價(jià)鍵和在膠體金電極上修飾一層碳納米管薄膜，再通過電化學(xué)沉積，在納米碳管上修飾Pt納米顆粒，最后通

10、過雙巰基分子將Pt和修飾有葡萄糖氧化酶的金納米顆粒連接起來。該酶電極顯示了很高的電催化活性和快速的葡萄糖濃度響應(yīng)，重現(xiàn)性高，穩(wěn)定性好。通過采用金屬和碳納米材料作為有效的增強(qiáng)劑，實(shí)現(xiàn)了生物分子的直接電子傳遞，構(gòu)建了一系列靈敏的葡萄糖氧化酶電化學(xué)傳感器[64]。使用CdTe納米顆粒作為電化學(xué)和光學(xué)探針，發(fā)展了一種用于敏感蛋白質(zhì)檢測的免疫傳感器[65]。該傳感器的檢測限可達(dá)到0.005ngmL，且重現(xiàn)性好。其中光學(xué)傳感的響應(yīng)速度快，電化學(xué)傳感