零价铁/二氧化硅核壳纳米反应器的制备及其性能研究(4)
1.3.2 药物传递工具
中空核壳纳米粒子具有强稳定性，中空空间，良好的生物兼容性，在药物传递中表现出良好的应用性能。中空核壳纳米粒子的尺寸，表面特征可以用于实现药物的控制释放。中空核壳纳米粒子的核心和外壳容易经特定的有机官能团(如聚乙二醇)进行功能化。核壳纳米材料拥有空腔，可以实现负载物的高负荷并对以蛋白质、核酸为代表的生物物种进行有效传递。另外，中空粒子的内部可以通过引入具有特殊功能的材料，如荧光分子，进行功能化以获得相应的性能。核壳纳米材料作为传递工具的主要应用有生物医药，生物标记，酶支撑等。例如，Fe3O4@SiO2中空核壳纳米粒子拥有较强的磁化强度(>20emu/g)，对于亚德利亚霉素氢氯化物有着极高的负载容量(302mg/g)[38]。以布洛芬作为实验模型，Fe3O4@SiO2核壳纳米材料表现出了极高的药物贮存容量。
1.3.3 锂电池电极
中空核壳纳米粒子的另一个潜在应用是作为锂离子电池的负极材料。高安全性，低成本，高能量密度，和可持久充电的锂离子电池潜力巨大。新一代锂离子电池的设计主要包括以下三方面的挑战，(1)功率密度的提高；(2)循环寿命；(3)充/放电利用率的能力[15]。中空核壳纳米粒子不仅可以防止电活性纳米粒子团聚，也能在充放电循环过程中提供独特的间隙空间，避免使用前后体积的巨大变化。在锂离子插入析出过程中通过缓冲原有的体积变化高效地提高容纳量，这对于提高电池单元的循环性能极其重要。Sn@C中空核壳纳米粒子具有高电容量和良好的循环性能，可能会成为下一代的锂离子电池阳极材料。Lou[39]等发现SnO2@C相比于纯二氧化锡纳米粒子表现出更高的容量和更好的循环性能。高的锡含量及适当的空隙空间赋予了电极优越的特性如高比容量(在最初的10个循环中为每克4800mAh，在经过100次循环后 4550毫安每克)，高容量和良好的循环性能。
1.4 铁基中空核壳纳米粒子
自20世纪80年代末以来，纳米零价铁(NZVI)在污染物治理和环境修复研究领域中备受关注[40]。纳米零价铁具有粒径小，比表面积大，低电位，还原能力强，反应活性高，氧化产物环境友好，能有效去除环境中许多常规化学方法或微生物难降解的污染物等特点。自90年代研究者报道纳米零价铁的优良脱氯效果以来，NZVI在难降解污染物处理及修复领域中展现出良好的前景[41]。
中空核壳纳米粒子是具有活性内核心，中空空腔和球形外壳等特殊结构的纳米材料。内核和中空外壳的可修饰性和多功能性赋予了材料特殊的性质。将纳米铁粒子引入中空核壳纳米粒子中形成复合中空核壳纳米粒子，使其同时具有核壳结构与纳米铁粒子的多重属性。纳米铁粒子受到壳的保护作用，不易溢出，同时可以防止纳米铁粒子的团聚。中空核壳纳米粒子的强分散性使纳米铁粒子更均匀分布在溶液中。纳米铁粒子能够在中空空间自由移动，暴露出更多的反应活性位点，从而提高催化性能。核壳纳米铁粒子具有的以上特性使其能够在众多潜力领域发挥重大作用。零价铁作为芬顿催化剂对于酚类污染物的氧化降解具有显著的效果。因此将零价铁与中空核壳纳米粒子结合，在污染物的催化降解领域有着良好的应用前景。