中文摘要：

研究构筑新型的表面组装聚电解质（PE）多层膜的介孔二氧化硅（MS）微球基微反应器。采用复盐焙烧扩孔方法使孔径在3-50nm之间可调。对直径为1-2微米、孔径为3-10nm吸附Zn2+或Cd2+的MS微球，利用PE膜允许S2-、Se2-穿透，进入孔道原位反应合成半导体量子点，同时阻止微球内产物的流失，制备量子点荧光微球。研究微观混合、热质传递和限域反应过程与机理。通过改变孔道大小，调节量子点尺寸和发射荧光的波长。用孔径为20-40nm的MS微球负载酶，提高酶含量。同时利用蛋白（如细胞色素C和肌红蛋白）的分子量都小于胰蛋白酶的特点，采用不同的PE膜或其组装层数以及pH值来调节膜的渗透性，从而设计出合适的PE多层膜，使蛋白及分解产物能穿透PE多层膜，而胰蛋白酶保留在PE包封的微反应器内，构建成具有连续反应能力的活性酶反应器。研究微反应器中扩散及限域反应特征，以及PE多层膜的选择扩散机制。

结论摘要：

单分散的介孔二氧化硅（MS）微球具有均匀的孔道结构、高的比表面积和连续可调的孔径,是理想的负载各种纳米材料的主体材料。本课题以十六胺作为模板剂、正硅酸乙酯（TEOS）为硅源，制备了介孔二氧化硅（MS），以其为主体材料，通过表面组装聚电解质（PE）多层膜，设计构筑了新型的微反应器。利用介孔孔道限域反应，以及PE膜的半渗透性（允许离子穿透，阻止产物流失），在其孔道内合成了多种纳米颗粒，通过组分和结构设计，制备了多种功能的主/客体复合微球，以及除去模板得到纳米颗粒或反相介孔微球。研究成果对阐明限域反应机理，开发先进的功能材料有指导意义。本课题重点开展了下列研究（1）研究了可调孔尺寸的单分散MS微球的制备，实现了微球孔径从3.2-46.8 nm的可控；（2）探讨了纳米颗粒和酶在介孔内的组装，并将组装后的复合微球用于构建生物传感器，所得到的生物传感器具有较低的检测限、迅速的响应、较宽的检测范围、较好的选择性和抗干扰性；（3）研究了金属氧化物和荧光碳点等纳米粒子在介孔中的限域生长，所得到的介孔二氧化硅@金属氧化物复合微球具有良好的催化性能，而得到的碳点具有生物相容性好、荧光稳定性好、波长依赖以及上转换荧光等性能，在生物标记、疾病监测和药物输送等生物和医学领域有着广阔的应用前景；（4）并以MS微球为硬模板设计和制备了金属氧化物反相功能微球，根据第二相的组分和结构，可得到具有不同性能的形貌规整、孔径均匀的金属氧化物微球，如得到的介孔Y2O3:Er微球具有上转换荧光性能，可用Au纳米颗粒来增强，以及比表面积大的介孔Co3O4微球有利于锂离子电池应用中电子传导率的提高、锂离子的传输路径的缩短及其嵌入/脱出，且可以缓冲电极材料的体积膨胀/收缩；（5）以及通过对四氧化三铁（Fe3O4）磁性微球表面包覆一层二氧化硅（SiO2），形成Fe3O4@SiO2复合微球，然后组装上PE多层膜，利用PE多层膜的半渗透性在复合微球表层限域合成了贵金属纳米颗粒、构建了多功能于一体的复合微球，考察了不同功能的复合微球在高效催化、拉曼增强效应、选择吸附与选择光催化、磁取向各向异性导电膜方面的应用。