一种核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料、制备方法及应用，本发明专利技术的特点是合成以金纳米粒子为内核、具有有序介孔结构二氧化硅-表面活性剂为外壳的核壳型纳米材料，通过表面活性剂在介孔二氧化硅外壳中的原位碳化，制备金纳米粒子为内核、介孔硅碳复合结构为外壳的核壳型纳米材料。该材料具有高比表面积、高孔容、均一有序介孔结构硅碳外壳包覆且壳层厚度可控的特性。此纳米材料主要作为表面辅助激光解吸离子化质谱的基质，可避免传统有机基质在低分子量范围的背景干扰，实现待测化合物的高效激光解吸离子化。
【技术实现步骤摘要】
一种核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料、制备方法及应用
本专利技术属于先进纳米复合材料及生物、医学分析检测领域，具体涉及一种核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料、制备方法及应用。
技术介绍
1988年，德国科学家Karas和Hillenkamp提出基质辅助激光解吸离子化技术(matrix-assistedlaserdesorption/ionization,MALDI)。MALDI利用基质吸收激光能量辅助待分析物进入气相解吸离子化，解决了非挥发性和热不稳定性的高质量数生物分子的离子化问题（AnalyticalChemistry.1988.60:2299）。在MALDI中，基质起着吸收、传递激光能量、使样品离子化的决定作用。目前常用的商品化基质多为有机物分子，如2,5-二羟基苯甲酸(DHB),α-氰基-4-羟基肉桂酸（CHCA）,芥子酸（SA）及它们的衍生物等。然而，有机基质的引入会在低分子量范围产生大量的基质分子离子峰，对低分子量待测物的检测产生严重的背景干扰（AnalyticalandBioanalyticalChemistry.2002.373:571;MassSpectrometryReviews.2011.30:101）。表面辅助激光解吸离子化技术（surface-assistedlaserdesorption/ionization,SALDI）是利用表面基质材料辅助分析物进行解吸离子化，该技术离子化效率高、背景干扰低，可用于极性和非极性化合物及低分子量化合物的准确分析（Analyst.2013.138:7053）。Siuzdak（Nature.1999.399:243）将电化学方法刻蚀得到的多孔硅整体材料作为基质(desorption/ionizationonsilicon(DIOS))，有效消除了有机基质带来的背景干扰，并成功用于短肽和药物小分子化合物的分析。多孔硅开放的孔道、较高的比表面积及硅的紫外强吸收导致的其与激光之间电磁相互作用效应均有助于增强质谱对待测物的响应强度（Nature.1999.399:243）。硅基介孔纳米材料（如MCM-41,SBA-15）具有高度有序开放的介孔孔道和高比表面积，因此亦被用于SALDI辅助基质，用于低分子化合物的低背景干扰检测（JournaloftheAmericanSocietyforMassSpectrometry.2009.20:2167;Talanta.2012.100:419;InternationalJournalofMassSpectrometry.2013.338:39）。Russell等首先提出以2-10nm的金纳米球作为基质辅助肽段解吸离子化进行质谱检测（JournaloftheAmericanChemicalSociety.2005.127:5304）。金纳米粒子在紫外可见区具有宽且高的吸光效果、低热容量、高热传导率，因此可以作为辅助基质吸收激光能量促进待测物的解吸电离（AnalyticaChimicaActa.2011.699:81）。1995年，Sunner等研究人员以石墨颗粒为辅助基质用于肽段的解吸离子化（AnalyticalChemistry.1995.67:4335）。其它碳基纳米材料，如碳纳米管（ChemicalCommunications.2011.47:11017）、金刚石（AnalyticalChemistry.2009.81:4720）、碳量子点（AnalyticalChemistry.2013.85:6646）、富勒烯衍生物（Metabolomics.2012.2:2153）等也在SALDI检测中作为辅助基质获得应用。近年来，由于石墨烯-碳纳米管（JournaloftheAmericanChemicalSociety.2010.132:14714;ACSNano.2011.5:4550）、金-石墨烯（Langmuir.2012.28:4453）、四氧化三铁-石墨烯（ChemicalCommunications.2012.48:2418）、富勒烯-二氧化硅（JournalofMassSpectrometry.2010.45:545）、金-二氧化硅（Analyst.2012.137:2454）等材料的协同增效离子化作用，使复合材料成为SALDI辅助基质的开发热点。本专利技术目的在于构建一种以金纳米粒子为内核、介孔硅碳复合结构为外壳的核壳型纳米材料，该核壳型复合材料能够充分发挥金核、硅碳复合、介孔外壳各自的优势，实现协同增效的激光解吸离子化作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料、制备方法及应用，该核壳型复合材料能够充分发挥金核、硅碳复合、介孔外壳各自的优势，其制备方法简单、具有较高的比表面积且壳层厚度均匀可控。将该复合材料用于表面辅助激光解吸离子化质谱检测，可有效吸附待测样品分子、传递激光能量，实现待测化合物的准确分析。本专利技术提供了一种核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料，该复合纳米材料是以金纳米粒子为内核、介孔硅碳复合结构为外壳的核壳型纳米材料。本专利技术提供的所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，该方法具体步骤如下：（1）以表面活性剂稳定的金纳米粒子为种子，利用表面活性剂为模板剂以及硅源的水解缩聚反应，制得以金纳米粒子为内核，具有有序介孔孔道结构二氧化硅-表面活性剂为外壳的纳米材料；（2）将上述步骤所得的金/介孔二氧化硅-表面活性剂复合纳米材料原位碳化，制得以金纳米粒子为内核、介孔硅碳复合结构为外壳的纳米材料。本专利技术提供的所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，步骤（1）中所述的金纳米粒子为球形或非球形金纳米粒子；其中，非球形金纳米粒子为棒状、星形、笼型、双锥型中的一中或几种。本专利技术提供的所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，步骤（1）中所述的表面活性剂为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂；其中，离子型表面活性剂为季铵盐类表面活性剂；其中，季铵基团氮上连接的四个碳链中最长的碳链的碳原子数为C2-C20，其它碳链的碳原子数为C1-C4；季铵盐中的阴离子为卤素离子、含硫元素的阴离子中的一种或几种；非离子型表面活性剂是聚醚类表面活性剂PEO-PPO-PEO嵌段共聚物F127、P123、P103、P104、P105、F108、P85、P65中的一种或两种以上。本专利技术提供的所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，步骤（1）中所述的表面活性剂具有双重作用，即作为模板剂和碳前驱体。本专利技术提供的所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，步骤（1）中所述的硅源为硅酸钠、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸异丙酯、正硅酸丁酯中的一种或几种。本专利技术提供的所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，步骤（1）中所述的水解缩聚反应的催化剂为盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、氢氧化钾、氢氧化钠、氨水、磷酸盐、醋酸盐一种或几种。本专利技术提供的所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，步骤（1）中所述的水解缩聚反应的环境为醇/水混合体系。其中醇为醇为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙三醇或异丁醇的一种或几种；醇和水的体积比为醇：水=1：9～9：1。本专利技术提供的所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料，其特征在于：该复合纳米材料是以金纳米粒子为内核、介孔硅碳复合结构为外壳的核壳型纳米材料。
【技术特征摘要】
1.一种核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料，其特征在于：该复合纳米材料是以金纳米粒子为内核、介孔硅碳复合结构为外壳的核壳型纳米材料。2.权利要求1所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，其特征在于：该方法具体步骤如下：(1)以金纳米粒子为种子，利用表面活性剂为模板剂以及硅源的水解缩聚反应，制得以金纳米粒子为内核，具有有序介孔孔道结构二氧化硅-表面活性剂为外壳的纳米材料；(2)将上述步骤所得的金/介孔二氧化硅-表面活性剂复合纳米材料中的表面活性剂原位碳化，制得以金纳米粒子为内核、介孔硅碳复合结构为外壳的核壳型纳米材料。3.按照权利要求2所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的金纳米粒子为球形或非球形金纳米粒子；其中，非球形金纳米粒子为棒状金纳米粒子、星形金纳米粒子、笼型金纳米粒子、双锥型金纳米粒子中的一种或几种。4.按照权利要求2所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的表面活性剂为离子型表面活性剂或非离子型表面活性剂；其中，离子型表面活性剂为季铵盐类表面活性剂；其中，季铵基团氮上连接的四个碳链中最长的碳链的碳原子数为C2-C20，其它碳链的碳原子数为C1-C4；季铵盐中的阴离子为卤素离子、含硫元素的阴离子中的一种或几种；非离子型表面活性剂是聚醚类表面活性剂PEO-PPO-PEO嵌段共聚物F127、P123、P103、P104、P105、F108、P85、P65中的一种或两种以上。5.按照权利要求2所述核壳型金/介孔硅碳复合纳米材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的硅源为硅酸钠、正硅酸乙酯、正硅酸甲酯、正硅酸异丙酯、正硅酸丁酯中的一种或几种。6.按照权利要求2所述核...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴仁安，徐桂菊，张红燕，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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