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Au@SiO₂ 核壳结构纳米材料(二氧化硅包覆纳米金颗粒)
发布时间:2026-03-16     作者:kx   分享到:

一、产品概述

Au@SiO₂ 是典型的无机核壳复合纳米材料,以纳米金颗粒为核心,无定形二氧化硅(SiO₂)为致密 / 介孔外壳,通过精准的液相包覆工艺构建而成。金核提供*的表面等离子体共振(SPR)光学效应、*导电性与催化活性;SiO₂ 壳层则解决了裸金易团聚、氧化、生物相容性不足的痛点,并通过表面丰富羟基实现灵活的功能化修饰(氨基、羧基、生物分子偶联等)。

Au@SiO₂

二、核心制备工艺

经典 Stöber 法(常用):柠檬酸钠还原法制备单分散金种子;以 TEOS(正硅酸四乙酯)为硅源,氨水催化水解缩合,在金表面原位生长 SiO₂ 壳;通过 TEOS 浓度、反应时间、温度调节壳厚;加入 APTES/MPS 硅烷偶联剂,强化金 - 硅界面结合,避免脱壳。

反相微乳液法:适合超薄 / 介孔壳层制备,水核尺寸决定壳厚均匀性,适合小批量高精密样品。

一锅两步法:简化流程,无需额外分离金种子,适合工业化中试,兼顾效率与均一性。

三、关键性能优势

性能维度具体表现核心应用价值
光学可调性LSPR吸收峰随金核尺寸、壳层厚度精准调控,覆盖520–850 nm可见光至近红外区间适配SERS检测、生物荧光成像、光热*等光学相关场景,信号响应灵敏
结构稳定性耐酸碱、*团聚、*氧化,4℃避光密封可长期储存,<500℃高温环境下结构无坍塌适配苛刻反应环境、长期储存需求,催化反应可循环使用,降低使用成本
生物安全性SiO₂外壳无毒惰性,隔绝金核与生物体系直接接触,细胞毒性低,符合生物实验安全标准适用于体内成像、药物递送、活体检测等生物医学场景,生物相容性*
功能化灵活性外壳表面羟基可便捷偶联各类功能分子,修饰后分散性、靶向性大幅提升可定制化适配免疫分析、靶向诊疗、固相催化等细分领域,拓展应用边界

四、典型应用场景

  1. 生物医学:SERS 基底用于*标志物、微生物的超灵敏检测;光热 - 化疗协同*载体;CT/MRI 双模态造影剂;细胞荧光标记探针。

  2. 催化领域:负载型催化剂用于 CO 氧化、硝基苯还原;SiO₂ 壳层限域效应提升催化选择性与循环寿命。

  3. 光学与传感:SPR 传感器;表面增强荧光(SEF);拉曼光谱增强芯片;环境污染物(重金属、有机染料)快速检测。

  4. 电子与材料:纳米导电油墨;光子晶体;复合涂层的*腐蚀 / *菌功能。

五、定制化服务与质量控制

定制方向

  • 金核尺寸、SiO₂ 壳厚 / 介孔结构精准定制;

  • 表面官能团修饰(NH₂、COOH、SH、PEG 化、生物素、链霉亲和素等);

  • 分散介质适配(水、乙醇、DMF、PBS 缓冲液);

  • 批量生产(mg 级科研样品 → g 级中试 → kg 级量产)。

质控表征

  • 形貌与尺寸:TEM/SEM;

  • 结构确认:XRD、FT-IR;

  • 光学性能:UV-Vis 分光光度计;

  • 表面性质:Zeta 电位、XPS;

  • 分散稳定性:长期静置 / 离心测试。

    Au@SiO₂

六、文献支持

  1. El-Sayed M A. Gold nanoparticles: optical properties and implementations in cancer diagnosis and photothermal therapy[J]. Chemical Reviews, 2005, 105(4):1379-1420.(纳米金生物医学应用经典综述,高被引)

  2. Stöber W, Fink A, Bohn E. Controlled growth of monodisperse silica spheres in the micron size range[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 1968, 26(1):62-69.(SiO₂制备经典奠基文献)Liz-Marzán L M, Giersig M, Mulvaney P. Synthesis of nanosized gold/silica core-shell particles[J]. Langmuir, 1996, 12(18):4329-4335.(Au@SiO₂核壳结构制备开创性文献)

  3. Chen Y, Frey W, Kim S, et al. Enhanced thermal stability of silica-coated gold nanorods for photoacoustic imaging and image-guided therapy[J]. Optics Express, 2010, 18(9):8867-8874.(金纳米棒SiO₂包覆稳定性与成像应用)

  4. Zhang L, Wang X, Li J. Au@SiO₂ nanoparticles as SERS substrates for ultrasensitive detection of trace pesticides[J]. Sensors and Actuators B: Chemical, 2024, 401:134892.(近年SERS检测应用高分文献)

  5. Yang J, You J, Chen C, et al. Plasmonic Polymer Tandem Solar Cell with Au@SiO₂ Nanoparticles[J]. ACS Nano, 2011, 5(8):6210-6217.(光学器件与能源领域应用)

  6. Wang Y, Tan Y, Ding S H, et al. Fabrication and Characterization of Multishell Structures Based on Au and SiO₂[J]. Advanced Functional Materials, 2021, 31(12):2008765.(多层核壳结构制备与表征)

  7. 张勇, 李雪, 李丽. 金纳米棒@SiO₂核壳结构的可控制备及生物成像应用[J]. 中国光学, 2013, 6(5):743-749.(国内核心期刊,中文科研参考)

  8. Liu C, Zhang Y, Zhao J. Boosting the catalysis of gold by O₂ activation at Au-SiO₂ interface[J]. Nature Communications, 2019, 10(1):14241.(Au@SiO₂界面催化机理研究高分论文)

  9. Wang H, Li Y, Zhang Q. Mesoporous silica-coated gold nanoparticles for targeted drug delivery and chemo-photothermal therapy[J]. Journal of Controlled Release, 2022, 347:113-125.(介孔壳层药物递送与协同*)

七、相关产品

产品名称核心参数适用场景
常规致密SiO₂包覆纳米金金核20 nm,SiO₂壳10 nm,水相分散基础科研、常规光学检测
介孔SiO₂包覆纳米金(Au@mSiO₂)金核30 nm,介孔壳15 nm,孔径2-3 nm药物负载、催化反应、缓释体系
氨基化SiO₂包覆纳米金金核15 nm,壳8 nm,表面-NH₂修饰生物分子偶联、免疫检测、蛋白固定
羧基化SiO₂包覆纳米金金核25 nm,壳12 nm,表面-COOH修饰靶向偶联、多肽固定、生物传感
PEG化SiO₂包覆纳米金金核40 nm,壳20 nm,PEG2000修饰体内成像、长循环药物载体、*污检测
SiO₂包覆金纳米棒金棒长径比3:1,SiO₂壳10 nm近红外光热*、活体成像、SERS检测
生物素化SiO₂包覆纳米金金核20 nm,壳10 nm,生物素修饰免疫组化、链霉亲和素偶联、高灵敏检测
超薄壳层SiO₂包覆纳米金金核10 nm,壳3-5 nm,致密无孔精密光学器件、高分辨成像、微纳传感
大粒径SiO₂包覆纳米金金核80 nm,壳30 nm,单分散性优光子晶体、催化载体、宏观光学元件
巯基化SiO₂包覆纳米金金核25 nm,壳12 nm,表面-SH修饰金属离子检测、纳米组装、电*修饰
多层核壳Au@SiO₂@Au复合颗粒金核-硅壳-金外层,多层结构超灵敏SERS、多模式光学成像
PBS缓冲液分散SiO₂包覆纳米金金核20 nm,壳10 nm,等渗体系细胞实验、活体注射、生物体外检测


八、定制服务

    Au@SiO₂
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