具核壳结构的M@SiO2（M=Ag, Au）纳米粒子的制备及应用
1. 研究背景
20世纪80年代，纳米科技的出现标志着人类改造自然的能力已经延伸到分子、原子水平，标志着科学技术水平已进入一个新的时代纳米科技时代。美国IBM公司首席科学家Armstrong曾说正像20世纪70年代微电子技术产生了信息革命一样，纳米科学技术将成为下一个世纪信息时代的核心。我国著名科学家钱学森也曾预言纳米和纳米以下的结构是下一个阶段科技发展的重点，会是一次技术革命，从而将会是21世纪下一次产业革命。纳米科技的发展将有力地推动信息、材料、能源、生命、环境、农业、国防等领域的技术创新，将导致21世纪一次新的技术革命。因此，纳米科技已成为世界各国抢占未来高科技和全球经济竞争制高点的重要战略领域。
纳米材料是纳米结构材料(Nanostructured Materials)的简称，是指三维空间尺寸中至少有一维处于纳米尺度范围（1-100 nm）或由它们作为基本单元构成的材料，即指晶粒和晶界等显微结构均达到纳米级尺度水平，并显示出与原子和块材具有不同特性的材料。纳米材料的种类千差万别。就其晶体结构而言，纳米材料可分为纳米晶体材料、纳米非晶材料和纳米准晶材料。纳米材料也可根据其空间维数可以简单的分为三类：零维、一维和二维。零维，指在空间三维尺度均在纳米尺寸范围，如纳米尺度的颗粒、立方块和多面体等；一维，指在空间有两个维度处于纳米尺度范围，如纳米线、纳米棒、纳米管、纳米带等；、二维，指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、纳米盘、纳米片等。因为这些单元往往具有量子性质，所以零维、一维和二维基本单元又分别有量子点、量子线和量子阱之称。由于纳米微粒是由有限数量的原子或分子组成的、保持原来物质的化学性质并处于亚稳状态的原子团或分子团。当物质的尺寸减少时，其表面原子数的相对比例增大，使其表面能迅速增大。到纳米尺度时，此种形态的变化反馈到物质结构和性能上，就会显示出奇异的效应，主要可分为以下四种最基本的特性：表面（或界面）效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。
金属纳米粒子由于其特殊的光电性质，而被广泛应用于光学、电学和催化等方面。但是由于其稳定性较差、易于聚集的缺点，在一定程度上限制了其在实际应用中的推广。因此，对金属纳米粒子进行表面包覆，提高粒子稳定性，对其进一步应用具有重要意义。二氧化硅又称硅石,化学式是SiO2, 分子量为60。SiO2在自然界中以晶体和无定形两种形式存在,化学性质很稳定,不溶于水也不跟水反应。纳米SiO2具有尺寸小、微孔多、比表面积大、热稳定性高、表面渗透性好等特点。对紫外线、可见光及红外线反射能力强。纳米SiO2表面具有丰富的氢氧键,非常适合改性赋予功能化,从而使其在光、电、热、磁以及催化方面显示出优异的性能。
最近几十年来，二氧化硅包覆的金属纳米粒子(M@SiO2)在催化和生物等诸多方面的应用越来越受到重视。由于二氧化硅相比于单纯的金属纳米粒子具有更优秀的表面性质，因而激起了众多研究者的巨大兴趣，迄今为止已经有超过 1000 篇文献先后发表。近十年来，有许多研究是围绕着如何在金属粒子表面形成致密的二氧化硅壳层展开的，这样的粒子的光学性质、光子学自组装、表面功能化能够用于表面增强拉曼散射、光线疗法、色差检测等。
2. 研究方法
Ag@SiO2的合成方法有模板法、非水体系中热分解或还原法、化学还原发、水热和溶剂热发、沉淀法等。我们采用的是模板法中的反相胶束法。具体操作如下：将25g Igepal CO-520溶解于200ml环己烷中，混合均匀。慢慢滴加3ml 1M的AgNO3(此时有可能产生一些絮状沉淀，用10000转/分钟的离心机除去沉淀)。在室温下（20℃）反应，剧烈搅拌下，加入100mu;l水合肼，使其变为深棕色。反应30分钟后，用一次性滴管加入1.5ml浓氨水，搅拌十分钟后再加入10ml进口的TEOS。剧烈搅拌后5分钟后改为中度搅拌。反应24小时后，用3-4ml的异丙醇作为破乳剂破乳。10000转3分钟离心后，用乙醇对黑色固体进行3次洗涤，直至倒出的乙醇澄清。将洗涤后的固体于60℃真空干燥。
Au@SiO2 的合成方法与Ag@SiO2 的基本类似，我们采用的是化学还原法中的柠檬酸钠还原，具体操作如下：在圆底烧瓶中加入 99 mL 氯金酸的水溶液(0.25 mM)，加热回流到沸腾，在持续搅拌下，1 mL 柠檬酸钠(0.0425 M)加入到反应体系中，并继续加热 20 min。停止加热后，继续搅拌至室温，得到金纳米粒子。然后用Stober体系对金纳米粒子包覆二氧化硅：移取 10mL 的 Au 粒子溶液，8000rpm ，15 min 离心后，去除上清，以浓度为 1.2 mM的柠檬酸钠溶液分散。然后再次离心，去除上清，将样品分别定容到 300 mu;L。将 10 mL
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