氧化硅納米材料由于具有高的比表面積、形貌可控、表面性質易調、很好的生物兼容性和熱穩定性,在功能材料的合成中被廣泛地應用作基底或者模板材料。例如,具有規則球形結構的氧化硅納米粒子常被用作組裝結構基元構建膠態晶體或超粒子,并可進一步將這些有序的納米顆粒組裝體用作模板來制備反蛋白石結構或三維有序大孔材料。近年來,具有高長徑比的納米材料(如碳納米管,金屬及氧化物納米線)被廣泛用作構建基元來組裝多功能納米線膜,用于催化、傳感、檢測及分子分離等功能化應用。雖然目前有多種方法可以合成具有較高長徑比的氧化硅納米材料,但這些方法對于合成能夠滿足自組裝需求—具有單分散性及溶液中膠體穩定性的氧化硅納米線具有很大的挑戰。
近日,復旦大學化學系王亞軍研究員課題組報道了一種利用sol-gel法來合成高柔韌性和機械強度的復合氧化硅納米線的方法。氧化硅納米線的合成是通過在水/戊醇乳液界面定向水解、沉積正硅酸乙酯,通過加入少量三甲氧基十八烷基硅烷將分散于戊醇相中水液滴的直徑穩定到100 nm以下,同時在長出的納米線表面覆蓋一層十八烷基硅烷,提高其機械強度及在合成體相(戊醇)中的膠體穩定性。該方法合成的復合氧化硅納米線的平均直徑為80 nm,長度可達10 μm以上,并能夠在醇溶液中以穩定的膠體形式存在,可用作組裝塊來組裝具有三維大孔網絡結構的超疏水功能材料及各種形貌的膜、塊材料。

? ? ?納米線在不銹鋼網基底上自組裝的不同倍數下的SEM照片(a,b);納米線自組裝而成的自支撐膜的光學照片(c, d)及膜的截面(f,g)和表面(h)不同倍數下的SEM照片, 納米線自組裝而成的不同形貌的膜、塊材料(f)。
這項工作提出了一種基于sol-gel法合成單分散、復合氧化硅納米線的方法,是從下而上構建三維超疏水材料和三維大孔材料的重要一步。該研究成果在《德國應用化學》(Angewandte Chemie International Edition)雜志上報道,