基本信息
- 项目名称：
- 一维碲@酚醛树脂荧光核壳纳米线的化学制备以及生物相容性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 能源化工
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 作品报道了一步水热法成功制备了碲@酚醛树脂复合纳米材料的制备方法。这种核壳纳米线的特征为：核为直径为4-10nm的半导体碲，壳层为厚度约为10-15 nm的酚醛树脂，具有独特的荧光特性。并详细研究了材料的生长机理以及发生的化学反应，提出了同步软硬模板法。 本作品同时揭示了这种核壳纳米材料具有生物相容性，此外半导体碲是重要的窄直接带隙半导体材料，结晶的半导体碲材料具有有趣的光学性质。
- 详细介绍：
- 作品研究了碲@酚醛树脂复合纳米材料的制备方法，报道了一步水热法成功制备了碲@酚醛树脂核壳纳米线，材料具有独特的荧光特性。这种碲@酚醛树脂核壳纳米线的特征为：核为直径为4-10nm的半导体碲，壳层为酚醛树脂，厚度约为10-15 nm。材料独特的荧光性能表现为，当激发光波长为270nm和402nm时，分别在蓝紫色和绿光区有很强的荧光发射，这与文献报道的都不相符。作品详细地研究了材料的生长机理以及发生的化学反应，提出了同步软硬模板法的生长机理。 本作品同时揭示了这种核壳纳米结构材料具有生物相容性，可以被细胞吞噬，并且表现出可以忽略的毒性，可以作为荧光标签使用，使得这种材料用于活体生物标识成为可能。此外半导体碲是重要的窄直接带隙半导体材料（带隙为：0.35eV）；结晶的半导体碲材料具有有趣的光学性质，在记录材料，红外光电检测器，以及非线性红外光学器件，光电应用等方面具有重要的应用价值。 作品具有重要的科学意义以及实际应用价值。
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 碲是一种窄直接带隙半导体材料（带隙能为：0.35eV）；结晶的半导体碲材料具有有趣的光学性质，酚醛树脂是重要高分子材料，具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能。本作品是将这两种材料制备成具有核壳纳米结构，进而研究复合物的光学性质以及应用等。 核壳纳米结构具有更优越的物理化学性能,将半导体碲材料与酚醛树脂复合在一起制备具有完美的核壳结构，材料具有更独特的性能。
科学性、先进性及独特之处
- （1）作品首次报道，并成功地制备一维碲@酚醛树脂核壳纳米线，核是直径为4-10nm的碲纳米线，壳层是厚度为10-15nm的酚醛树脂。 （2）作品报道碲@酚醛树脂核壳纳米线具有独特的荧光性质，当激发光波长为270和402纳米时，分别在蓝紫色和绿光区有很强的荧光发射。 （3）材料具有非常好的生物相容性，可作为新的荧光标记材料，在全息记录材料，红外光电探测器，生物纳米科技等领域都具有重要的应用。
应用价值和现实意义
- 作品报道的一维碲@酚醛树脂核壳纳米线，核是由半导体碲组成的，晶体碲可作为全息记录材料，在红外光电检测器，红外非线性光学器件等领域有着广泛的应用，本作品制备的荧光核壳纳米线的碲纳米线的直径只有4-10纳米，具有独特的荧光性质，鲜有报道；酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能。同时核壳纳米线具有非常好的生物相容性，可以被细胞吞噬，并且表现出可以忽略的毒性，可以作为荧光标签使用。
学术论文摘要
- 软硬模板协同机理被提出来解释核壳纳米线的形成。一步水热合成法成功制备了碲@酚醛树脂核壳纳米线，材料具有独特的荧光特性，当激发光波长为270和402纳米时，分别在蓝紫色和绿光区有很强的荧光发射。纳米线还具有非常好的生物相容性，可以作为荧光标记物来标记细胞。
获奖情况
- 作品以论文的形式发表： (1) Haisheng Qian, Enbo Zhu, Shunji Zheng, Zhengquan Li, Yong Hu, Changfa Guo, Xingyun Yang, Liangchao Li, Guoxiu Tong, Huichen Guo, One-pot synthesis of biocompatible Te@phenol formaldehyde resin core–shell nanowires with uniform size and unique fluorescent properties by a synergized soft–hard template process，Nanotechnology， 2010，21（49），495602(6pp). SCI 一区 (IF 2009 = 3.137)（2--10） (2) Xingyun Yang, Yong Hu, Liming Fang, Kai Shen, Suxiao Wang, Qinlan Dong, Jianfeng Tu, Hai-Sheng Qian*, Template-free synthesis of lead telluride nanowires by a hydrothermal process, Asian Journal of Chemistry 2011, 已接收发表(SCI)。（1--8） (3) Hai-Sheng Qian*, Yong Hu, Zheng-Quan Li, Xing-Yun Yang, Liang-Chao Li, Xian-Ting Zhang, Rong Xu, ZnO/ZnFe2O4 Magnetic Fluorescent Bifunctional Hollow Nanospheres: Synthesis, Characterization and Their Optical/Magnetic Properties. J. Phys. Chem. C 2010, 114(41), 17455-17459. SCI 二区(IF 2009 = 4.224) （4--7）
鉴定结果
- 无
参考文献
- 参考文献如下： （1）Y.G. Yang, D.T. Taggart, M.A. Brown, C.X. Xiang, S.C. Kung, F. Yang, S.C. Kung, J. Hemminger and R.M. Penner, ACS Nano, 3, 4144 (2009). （2）J.P. Zhu, S.H. Yu, Z.B. He, J. Jiang, K. Chen and X.Y. Zhou, Chem. Commun., 5802 (2005). （3）G. Tai, W. Guo and Z. Zhang, Cyst. Growth Des., 8, 2906 (2008). （4）H.W. Liang, S. Liu, Q.S. Wu and S.H. Yu, Inorg. Chem., 48, 4927 (2009). （5）L.Z. Zhang, J.C. Yu, M.S. Mo, L.Wu, K.W. Kwong and Q. Li, Small, 1, 349 (2005).
同类课题研究水平概述
- 自1991年日本NEC公司Iijimal1 首次发现碳纳米管以来，各种准一维纳米材料立刻引起了科学家们极大关注；由于核壳纳米结构相对于单一组分具有更优越的物理和化学性能已经受到了强烈的关注，核壳纳米线（同轴纳米电缆）已成为当前纳米材料科学领域的前沿和热点。根据其内核和壳材料的不同，同轴纳米电缆可分为无机物／无机物型、无机物／聚合物型、聚合物／聚合物型、金属／金属型等不同的种类。自同轴纳米电缆被发现以来，研究的内容主要集中在新的合成方法的探索、微结构的表征和物理性能的探索上。如何制备出纯度高、产量高和直径分布窄的同轴纳米电缆一直是人们关注的焦点。 核壳纳米线自从1997年纳米电缆发现以来，截止到目前，已开发许多方法来制作各种核壳纳米结构材料，例如：激光切除，射线照射法，电化学沉积，碳热还原法，化学气相外延，溶胶凝胶法。大部分技术都需要硬模板，如碳纳米管，氧化锌纳米线，阳极氧化铝（AAO）或严格的反应条件。最近，软硬模板协同合成方法已经发展到灵活的银/交联聚乙烯醇同轴纳米电缆，铜/交联聚乙烯醇，碲/交联聚乙烯醇和银@碳纳米电缆在水热条件下。银/聚吡咯（polypyrrole）纳米电缆在室温下以聚乙烯（乙烯基吡咯烷酮）的加入为协调机构通过硝酸银和吡咯之间的氧化还原反应在水溶液中制备。 元素碲是一种窄直接带隙半导体，带隙能量为0.35 eV，这是因为有其独特的螺旋链构象晶体结构其中有一个强烈的取向省长趋势。晶体碲显示独特的光学特性，可作为全息记录材料，红外光电检测器，红外非线性光学器件，如二次谐波产生。特别是，直径为几个纳米额的单晶碲纳米线被发现在蓝紫色区域有很强的光致发光现象，到目前为止，作出了许多努力用来合成各种一维纳米材料，比如纳米线，纳米管，纳米带。此外，碲纳米结构已被广泛用于控制合成贵重合金和碲纳米线/纳米管。 据文献调研，目前关于半导体碲一维核壳结构的合成的报道主要是中国科学技术大学俞书宏教授课题报道的碲/交联聚乙烯醇，非晶碳包覆碲核壳纳米线，还没有关于碲@酚醛树脂核壳纳米线的研究报道。 由于酚醛树脂具有良好的耐酸性能、力学性能、耐热性能，广泛应用于防腐蚀工程、胶粘剂、阻燃材料，所以对于化学合成一维碲@酚醛树脂核壳纳米线具有重要的科学意义以及应用前景。
