[发明专利]一种Yolk/shell胶囊及其制备方法和用途

说明书

本发明首先通过多巴胺自聚在碳纳米管(CNTs)表面包覆一层均匀的聚多巴胺(PDA)，然后在乙醇和氨水的混合溶液中以硅烷偶联剂为导向剂，硅酸酯为原料，利用溶胶凝胶法在PDA表面再包覆一层均匀的二氧化硅(SiO₂)层，形成CNTs@PDA@SiO₂同轴结构；然后利用PDA层的配位作用将金属纳米粒子前驱体渗透进入CNTs@PDA@SiO₂的PDA层，经还原，高温煅烧除去CNTs和PDA层，得到金属纳米粒子@SiO₂York‑shell胶囊。通过本发明提供的方法制备的York‑shell胶囊，能同时调控胶囊的空腔大小，管壁厚度和纳米粒子的种类。

技术领域

本发明涉及一种Yolk/shell结构的复合材料胶囊，具体涉及一种超长的Yolk/shell胶囊及其制备方法和用途，属于纳米复合材料与技术领域。

背景技术

Core/shell结构是具有简单的球形核和壳结构，然后在多个方向上逐渐多样化，在Core/shell纳米颗粒的亚区域中，yolk/shell(YS)纳米粒子结构由于低密度，大表面积，内部核容易功能化，中空结构及可调节的间隙空间和中空外壳等特点，在包括生物医学，催化，传感，锂电池，吸附剂，微波吸收器等各种领域中具有广泛的应用前景。

基于上述优点，我们采用模板法制备一种超长的yolk/shell胶囊，且Yolk/shell胶囊的管腔大小可调，管壁厚度可调，封装的纳米粒子种类可调。此超长Yolk-shell胶囊没有报道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种Yolk/shell胶囊，采用CNTs为模板，通过多巴胺自聚在CNTs表面包覆一层均匀的PDA，利用溶胶凝胶法在PDA表面再包覆一层均匀的SiO₂层，形成CNTs@PDA@SiO₂同轴结构。然后利用PDA对与金属纳米粒子的配位作用，将金属纳米粒子前驱体吸附在CNTs@PDA@SiO2的PDA层，将吸附的离子还原成相应的纳米粒子，后经过高温煅烧除去CNTs和PDA模板，得到York-shell胶囊。

根据本发明提供的第一种实施方案，提供一种Yolk/shell胶囊。

一种Yolk/shell胶囊，该Yolk/shell胶囊以SiO₂为壳、中空管状SiO₂内封装有纳米粒子的“胶囊”结构。

在本发明中，该Yolk/shell胶囊通过以下方法制备：采用多巴胺在CNTs表面自聚，形成包覆CNTs的PDA层；然后在溶剂中采用硅酸酯为原料，硅烷偶联剂为引导剂，硅酸酯在PDA层表面水解形成SiO₂层，包覆在PDA表面，从而形成CNTs@PDA@SiO₂同轴结构；然后利用PDA的配位作用将金属纳米粒子前驱体吸附到CNTs@PDA@SiO₂的PDA层。PDA层吸附的金属纳米粒子前驱体经PDA还原(或者经过外加还原剂还原)成相应的金属纳米粒子；进一步煅烧除去CNTs和PDA层模板，得到York-shell胶囊。

作为优选，金属纳米粒子为磁性纳米粒子或贵金属纳米粒子。

作为优选，金属纳米粒子为金纳米粒子、银纳米粒子、铂纳米粒子、钯纳米粒子中的一种或多种。

作为优选，所述硅酸酯为正硅酸乙酯和/或正硅酸丙酯。

作为优选，所述硅烷偶联剂为巯基/氨基硅烷偶联剂，优选为3-巯基丙基甲氧基硅烷。

根据本发明提供的第二种实施方案，提供一种Yolk/shell胶囊的制备方法。

一种Yolk/shell胶囊的制备方法或制备第一种实施方案中所述Yolk/shell胶囊的方法，该方法包括以下步骤：