无定形聚合物

研究背景

我们报道了无模板、低温、环境友好的合成无定形碳酸镁纳米粒子（AMN）。通过电子显微镜和透射电子显微镜术扫描，表明 AMN 由直径约为 20-65 nm 的小纳米颗粒组成。

研究表明，干燥温度和离心分离会影响功能特性。聚合 AMN 的总产量可以为pore volume高达1.72 cm 3/g，可吸收高达 24 mmol/g 的水，大大超过了之前描述的所有孔体积和吸湿能力alkali earth金属碳酸盐。预计纳米粒子可用于水等应用sorption、药物输送和催化。

介绍

纳米材料因其特殊的物理、化学和机械性能而受到广泛关注。它们已被广泛应用，包括药物输送、重金属离子去除、医学和能源应用。纳米材料可以根据其几何尺寸分为0D（例如，纳米粒子）、1D（例如，纳米线）、2D（例如，纳米片）和3D（纳米结构材料），这些材料不受限制在任何维度上都达到纳米尺度，但具有纳米尺度的特征（例如介孔材料）。

广泛的物质或化合物已被用于纳米材料的合成，包括碳材料、金属和金属化合物、硅材料、聚合物材料，并且已经开发了许多不同的方法，包括水热或溶剂热合成、基于微乳液的合成、热分解、溶胶-凝胶技术、相转移方法和微波合成。

尽管该领域取得了巨大进展，但许多新型纳米材料在实现商业成果之前仍需克服障碍。例如，许多合成路线依赖于有毒前体、高温或昂贵的程序，因此安全有效地合成纳米材料仍然是一个挑战。

镁是地球上最丰富的元素之一，对大多数生物至关重要。碳酸盐形式的碳酸镁（MgCO 3）被美国食品和药物管理局（FDA）指定为公认安全（GRAS）材料，近年来引起了研究人员越来越多的兴趣。

为了满足广泛应用的要求，人们合成了具有新颖形态和结构的碳酸镁。例如，Mistuhashi 等人。通过用 CO 2碳酸化氢氧化镁悬浮液合成了针状 MgCO 3 ∙3H 2 O。严等人。开发了一种通过纳米片自组装制备巢状 Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 ∙4H 2 O 球体的程序。李等人。通过水热法合成了玫瑰花状的 Mg 5 (CO 3 ) 4 (OH) 2 ∙4H 2 O 球体。

近年来，出现了越来越多的涉及MgCO 3基纳米材料的研究。通过乙烯基三甲氧基硅烷低聚物的封装成功制备了结晶碳酸镁纳米颗粒，尽管该方法需要额外的稳定剂。无定形碳酸镁干凝胶和气凝胶是通过甲氧基镁的受控水解合成的，产生不规则的多孔结构。

通过仅涉及 MgO、CO 2和 CH 3 OH的低温合成成功生产了介孔、无定形碳酸镁。这种材料的介孔结构在环境、医学和制药领域显示出巨大的前景。然而，低维碳酸镁纳米材料的开发很少，这将为进一步的应用（例如注射药物载体系统）打开大门。

在这项研究中，我们提出了一种简单的合成途径，用于生产尺寸约为 20-65 nm 的新型无定形碳酸镁纳米颗粒 (AMN)。我们进一步证明了其吸湿能力和稳定性优于之前报道的无定形碳酸镁。

结果与讨论

图 1 显示了 SEM 表征的 4 个 AMN 样品的形貌。所有样品均由聚集的纳米颗粒组成，没有观察到明显的形态差异。

图 2 显示了样品 AMN-25 的详细 SEM 和 TEM 图像，该样品在成像之前首先在乙醇中进行了超声处理。可以在 TEM 图像中辨别尺寸范围为 20-65 nm 的初级纳米颗粒，这大约是形成固体透明材料的颗粒的尺寸。

结论

通过简单的分散方法成功合成了无定形镁纳米颗粒（AMN）。这些材料形成由直径小于 100 nm 的初级纳米粒子组成的聚集体。离心和干燥温度会改变材料的表面积和孔隙结构，从而导致不同的功能特性，例如吸水性和粉末流动性。这种纳米颗粒预计将在诸如水吸附、药物输送和催化等应用中发挥作用。

原文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0254058418310757

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