二氧化硅包覆银纳米颗粒的描述

一、结构与形貌特征

• 核层（银纳米颗粒）：核心为球形或其他形貌（如棒状、立方状）的银纳米颗粒，尺寸通常为 5-100 nm，其表面等离子体共振（SPR）特性是核心功能基础。

• 壳层（二氧化硅）：包覆在银核表面的 SiO₂层，厚度可通过制备条件调控（通常为 1-100 nm），壳层可为致密结构或介孔结构（介孔壳层可提供更多负载位点）。

• 整体形貌：通过透射电子显微镜（TEM）可清晰观察到核 - 壳结构，银核为高电子密度区域（暗色），SiO₂壳层为低电子密度区域（浅色），整体分散性良好，不易团聚。

二、主要制备方法

1. Stöber 法（经典溶胶 - 凝胶法）
   常用的方法，以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源，在醇 - 水混合体系中，通过氨水（NH₃・H₂O）催化 TEOS 水解缩合，在银纳米颗粒表面沉积 SiO₂。

• 预处理：银纳米颗粒表面需预先修饰（如用柠檬酸根、巯基硅烷偶联剂），增加表面羟基（-OH）或硅氧基团，提高与 SiO₂的结合力，避免壳层脱落。

• 调控参数：通过改变 TEOS 浓度、反应时间、氨水用量可控制壳层厚度（如 TEOS 浓度越高、反应时间越长，壳层越厚）。

2. 反相微乳液法
   在油包水（W/O）微乳液体系中（如环己烷 - 吐温 80 - 水），银纳米颗粒分散在水核中，TEOS 在微乳液滴内水解，形成的 SiO₂优先在银颗粒表面沉积，可制备尺寸均一、壳层可控的 Ag@SiO₂ NPs。

• 优势：壳层厚度调控更精准，适用于制备小尺寸壳层（<10 nm）。

3. 种子生长法
   先制备薄壳层 Ag@SiO₂ NPs 作为 “种子"，再通过二次或多次 Stöber 反应，使 SiO₂在已有壳层表面继续生长，实现厚壳层（>50 nm）的制备，且壳层更致密。

三、性能优势

1. 化学稳定性显著提升

• 银纳米颗粒易被氧化（生成 Ag₂O 或 AgCl），导致 SPR 性能退化；SiO₂壳层可隔绝空气、水及腐蚀性离子，保护银核不被氧化或腐蚀，延长材料寿命。

• 例：未包覆的银纳米颗粒在含盐溶液中（如生理体液）易团聚失效，而 Ag@SiO₂ NPs 可稳定分散。

2. 生物相容性改善

• 裸露银纳米颗粒可能释放过量 Ag⁺，对细胞产生毒性；SiO₂壳层可减缓 Ag⁺释放速率，降低毒性，且 SiO₂本身生物相容性优异。

• 壳层表面可修饰羟基（-OH），便于进一步偶联生物分子（如抗体、肽段），实现靶向功能。

3. 功能可扩展性增强

• SiO₂壳层表面的羟基可通过硅烷偶联剂（如 APTES、KH550）修饰氨基（-NH₂）、羧基（-COOH）或巯基（-SH），便于负载药物、荧光分子或催化剂。

• 介孔 SiO₂壳层可作为 “纳米容器"，负载小分子药物，实现可控释放。

4. 光学性能可调控

• SiO₂壳层折射率（~1.46）与周围介质差异较小，可减少银核 SPR 信号的散射损失，增强 SPR 峰的稳定性；通过调节壳层厚度，可微调 SPR 峰位（尤其是当壳层厚度接近银核尺寸时，会产生耦合效应）。

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