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为什么核壳复合纳米材料的研究进展值得关注?

核壳复合纳米材料是将一种或多种纳米粒子材料包覆在其他纳米粒子上所形成的有序组装纳米复合材料,其能够兼具外壳和内核材料的优良特点,将内外两种材料的特性复合,克服单一结构材料性能的不足,从而提高材料的光、电、磁、催化等特性。此外,核壳结构的结构参数还可以根据不同的场景需求进行调整。


近年来核壳复合纳米材料在催化、生物医药、传感器、吸波材料等领域得到了广泛的关注与研究。本期小丰整理了3篇核壳复合纳米材料的最新研究进展,一起看下吧~


Chemical Engineering Journal

具有增强的光热效果和协同抗菌效果的Fe3O4@SiO2@PDA@Ag 纳米复合材料

抗菌素耐药性(AMR)被认为是对全球公共卫生最严重的威胁之一。开发高性能的新型抗菌材料至关重要。然而,现有抗菌材料在抗菌性能和可回收性方面仍存在一些问题。


为了解决这些问题,2025年3月25日,期刊Chemical Engineering Journal报道研究人员合成了一种核@壳@壳@卫星结构的Fe3O4@SiO2@聚多巴胺(PDA)@单宁酸(TA)@银纳米复合材料,旨在实现优异的光热效应、与纳米银的协同抗菌活性以及抗菌剂的高效磁性回收和多次循环利用。


研究发现,在Fe3O4纳米颗粒表面涂上一层薄薄的二氧化硅,不仅能增强其稳定性,还能有效防止颗粒间因PDA在颗粒表面生长而产生不可逆的聚集。其次,PDA表面的TA修饰有助于后续Ag NPs的均匀分散。


进一步的测试结果表明,这种纳米复合材料具有超顺磁性、良好的分散性、均匀分布和尺寸可调的纳米银以及高达74.9%的η(光热转化效率) 等优异特性。


在低浓度、低功率的近红外(NIR)光(808nm,1.0Wcm-2)照射下,该纳米复合材料还表现出卓越的协同抗菌活性,可有效杀灭大肠杆菌(100%)和金黄色葡萄球菌(98%)。此外,这种材料可以循环使用多达5次且不会明显丧失抗菌活性。


该项工作证明了新型多功能复合纳米颗粒在治疗细菌感染和抗菌剂可持续应用方面的潜力。


文献名称:Recyclable and well-dispersed Fe3O4@SiO2@polydopamine@Ag nanocomposite with enhanced photothermal effect for synergistic antibacteria effect


Small

Au@Ag-Au多孔纳米框架的高密度热点等离子体结构用于气态苯甲醛的定量检测

人类呼出气体醛是早期肺部恶性肿瘤的典型生物标志物,在肺癌的早期辅助筛查和诊断方面具有极大的可挖掘性。表面增强拉曼散射(SERS)在呼出气体中检测醛类物质方面具有巨大的潜力。然而,大多数气态醛的拉曼光谱信号较弱,如何使目标物吸附在SERS热点上,并适应不同干扰环境下的检测成为最大问题。


2025年1月8日,期刊Small报道了一种三维Au@Ag-Au多孔纳米框架(PPF)等离子体结构。该结构由一个Au纳米立方(NC)核心和嵌入在Ag-Au多孔纳米框架表面的金颗粒组成。这种结构不仅有助于在Au NC核、Au-Ag纳米框架和Au纳米粒子之间形成更丰富的局部电场分布模式,且独特的三维形态和开放的内部空间允许分析物的高效运输,从而增加了在气相中检测到低浓度分子的可能性。


实验表明,Au@Ag-Au PPF对4-巯基苯甲酸(4-MBA)分子的检出限比传统的Au NCs低两个数量级。利用L-半胱氨酸(L-Cys)对Au@Ag-Au PPFs SERS底物进行功能修饰,基于酰化反应可有效捕获醛分子。利用L-Cys修饰的Au@Ag-Au PPFs SERS底物实现了气体醛生物标志物的选择性检测,且避免其他气体(乙醇、环己烷、甲苯等)的干扰。


为配合医疗实际,将改进后的SERS芯片组装成口罩传感器,并将检测结果与CNN算法相结合,实现了气态BA浓度的自动准确检测。预测结果与实际结果的线性回归系数为0.998。因此,该传感器具有良好的醛分子分析灵敏度和特异性,有望为SERS的医学应用提供新的方向。


文献名称:Porous Nanoframe Based Plasmonic Structure With High‐Density Hotspots for the Quantitative Detection of Gaseous Benzaldehyde


Advanced Functional Materials

Ag@SiO2用于酸性电催化二氧化碳为CH4的动态约束和界面工程

利用可再生能源将二氧化碳还原为高附加值化学品是一种非常有前景的碳减排策略。采用酸性电解液可以提高CO2利用率,但是会加剧析氢副反应,降低CO2RR的法拉第效率。如何设计出既能抑制氢进化反应(HER)又能稳定多步碳中间产物的电催化剂仍然是一个关键挑战。


2025年5月5日,期刊Advanced Functional Materials提出了一种动态抑制策略,通过介孔二氧化硅包覆银纳米粒子(Ag@SiO2-M h)对质子传输和界面电荷分布的协同调节,在酸性电解质中实现CH4的高效合成。


研究发现,以Ag和Ag@SiO2-M修饰的电催化剂作为电极,系统在-132.26mA cm-2的高电流密度下,CH4的法拉第效率可达到56.6%,并能保持长期稳定。其核心创新在于研究人员在金属-非金属杂化界面上构建了一种双功能调控机制。


SiO2的可控介孔形成了空间受限的质子中继通道,表面富集的Si─O─H基团通过氢键网络动态调控质子供应,在抑制60%HER的同时精确驱动*CO─*H耦合。同时,从Ag到SiO2的电子传递大大降低了*CO质子化的能量障碍,促进了动力学上至关重要的*H─*CO偶联途径向CH4的形成倾斜。


这一策略突破了传统催化剂设计中活性与稳定性相互制约的瓶颈,为调节复杂的电催化系统提供了通用解决方案。


文献名称:Dynamic Confinement and Interfacial Engineering in Mesoporous Ag@SiO2 Core–Shell Architecture for Acidic Electrocatalytic CO2‐to‐Methane Conversion


先丰纳米核壳结构产品推荐

XFJ139

硅包磁纳米颗粒

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状态:棕色粉末

内核直径:500-600 nm

颗粒直径:520-620 nm

材料组成:Fe3O4(内核)@SiO2(外壳)


XFB07

硅包金

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103272:该定制硅层为2nm左右,金壳层为55nm左右

103740:核:50-60nm,硅壳层:10-20nm

103786:金核:50-100nm,硅层:5±2nm

104289:金核:20±3 nm,硅层:3nm


XFJ142

二氧化硅包银纳米粒子

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外观:淡黄色溶液

成分:二氧化硅、银纳米颗粒、乙醇

银核尺寸:30±5nm


XFB34

金包磁

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103641:内核~100nm,金壳层~5nm

103749:尺寸:整体150nm

103909:内核~50nm,金壳层~10nm

先丰纳米  2025-06-17  |  阅读:60
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