胶体体(Colloidosomes)是指由胶体粒子为结构基元构筑成的微胶囊。胶体体的制备一般是通过胶体粒子在乳液液滴表面自组装而完成的。这类特别的空心材料具有多孔的外壳和功能化的结构基元,使其在生物医药、细胞移植、功能食品以及石油工业方面有着广泛的应用前景。长久以来,人们在制备不同功能胶体体的时候往往有一个固有的思路,那就是采用相应功能的胶体粒子基元构筑胶体体的外壳,很少有人尝试设计将相应功能材料引入胶体体的空腔之内。
目前合成胶体体主要依靠软模板法,一般是通过胶体粒子在乳液液滴表面组装交联制备而成。软模板法不但不易控制所制备的胶体体的形貌、大小和均匀性,而且更难以向胶体体的空腔内引入功能材料形成多功能复合材料。硬模板法无疑是将功能材料颗粒引入核/壳结构的有效方法。然而,将单层胶体粒子构成的外壳包覆在各种不同类型的功能材料颗粒表面是很难办到的。
复合胶束可以做为纳米结构基元通过协同自组装过程形成有序介孔材料。最近,通过嵌段共聚物/聚多巴胺球状复合胶束的自组装,一种新颖的介孔聚多巴胺纳米球被合成出来。具有酚羟基和氨基的多巴胺分子可以有效地吸附在各类有机和无机材料表面,因此聚多巴胺复合胶束也应该具有有效包覆各类功能材料颗粒的能力。
新加坡南洋理工大学的楼雄文(点击查看介绍)教授团队提出了一种通用方法,可以将不同的功能材料颗粒引入到单层聚多巴胺复合胶束组成的薄膜中,而且这些聚多巴胺复合胶束基元可以被进一步热解生成均匀的纳米碳空心球。实验表明包括氧化硅、氧化铁、氧化硅/氧化钛复合材料、金属有机骨架纳米晶、聚合物球以及氧化石墨烯纳米片等一系列具有不同组成、结构和表面性能的功能材料都可以被包覆而形成胶体体复合材料。这种通用方法为合成具有功能核心的胶体体复合材料提供了新思路。
图1.(a)合成示意图,扫描电镜和透射电镜照片:(b,e) SiO2@C胶体体复合材料,(c,f) Fe2O3@C胶体体复合材料,(d,g) SiO2@TiO2@C胶体体复合材料,(h) MOF@PDA胶体体复合材料的热解产物,(i) PS@PDA 胶体体复合材料的热解产物, 以及(j) GO@C胶体体复合材料。
这一成果近期发表在《Advanced Materials》上,第一作者是南洋理工大学博士后关卜源博士,通讯作者是楼雄文教授。
该论文作者为:Bu Yuan Guan, Le Yu, and Xiong Wen (David) Lou*
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Chemically Assisted Formation of Monolayer Colloidosomes on Functional Particles
Advanced Materials, 2016, 28, 9596-9601, DOI: 10.1002/adma.201603622
导师介绍
楼雄文
http://www.x-mol.com/university/faculty/35053