二氧化硅粒子尺寸与微结构调控的分子机制研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    21773089
  • 项目类别：
    面上项目
  • 资助金额：
    65.0万
  • 负责人：
    杨文胜
  • 依托单位：
    吉林大学
  • 学科分类：
    B0204.胶体与界面化学
  • 结题年份：
    2021
  • 批准年份：
    2017
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Precise regulation of the sizes and microstructures of silica particles is vital important to promote their practical and broader applications. In this project, we systematically and quantitatively investigate the variations in sizes and microstructures of silica particles with ammonia concentration in the classical Stöber method, which concerns the preparation of silica particles by ammonia catalyzed hydrolysis/condensation of tetraethoxysilane (TEOS). In this project, we aim at: 1) Understanding the effect of ammonia concentration on kinetics of hydrolysis/condensation of TEOS at molecular level, by following the rates and identifing molecular structures of the products derived from TEOS hydrolysis/condensation. 2) Investigating systematically the nucleation/aggregation/growth processes of the silica particles and microstructures of the particles prepared under different ammonia concentrations. 3) Proposing a unified model to describe the relationship between hydrolysis/condensation balance of TEOS and nucleation/aggregation/growth processes of silica particles, and therefore unraveling the variations in sizes and microstructures of silica particles in the Stöber method. Such a study is expected to provide theory and methodology for design and accurate syntheses of silica and other related colloidal particles.
二氧化硅（SiO2）粒子尺寸及微结构的精确调控，是其进一步应用推广所必须解决的关键问题。本项目以经典的氨水催化四乙氧基硅烷（TEOS）水解/缩合制备SiO2粒子方法(Stöber法)为模型体系，对SiO2粒子尺寸和微结构随氨水浓度变化的现象进行系统定量研究。1）监测TEOS的水解和缩合速率，捕获反应初期水解和缩合产物的分子结构信息，在分子水平上理解氨水浓度对TEOS水解/缩合动力学的影响；2）系统研究不同氨水浓度下SiO2粒子成核、生长和聚集过程及其微结构特征；3) 建立统一的理论模型，阐述TEOS水解/缩合平衡与SiO2粒子成核/聚集/生长过程之间的关系，揭示Stöber法中SiO2粒子尺寸和微结构的变化规律，以期为SiO2及其他相关胶体粒子的设计与精准合成调控奠定理论和方法学基础。

结项摘要

项目执行期间，围绕Stöber法SiO2粒子的尺寸与微结构的调控机制开展了研究工作。系统考察了不同氨水浓度下SiO2粒子的尺寸与多分散度的演变规律，在分子水平上揭示了硅酸四乙酯（TEOS）水解/缩合与SiO2粒子成核/生长/聚集之间的内在联系及其对粒子尺寸和多分散度的调控机制；引入季铵碱/盐作为助催化剂/配体，实现了对TEOS水解/缩合平衡的有效调控，实现了单分散亚微米SiO2粒子及非球形SiO2粒子的可控制备；以CTAB作为配体/模板剂，构建了一系列具有不同微结构和微环境的SiO2粒子，实现了对掺杂染料结构和性能的有效调控，为SiO2粒子的微结构调控及其功能化提供了新的机遇。. 1. 利用比色法、电导率仪及ESI（电喷雾电离）质谱分析和原位Raman光谱对Stöber法TEOS水解/缩合过程进行了系统定量研究，在分子水平上揭示了TEOS水解/缩合与SiO2粒子成核/生长/聚集过程之间关系，提出了一种新的SiO2粒子生长模型-原位种子生长模型，为SiO2粒子的尺寸、形貌与微结构的调控奠定了理论基础。. 2. 依据原位种子生长模型，引入季铵盐作为配体调节TEOS的水解/缩合速率，实现了高品质亚微米SiO2粒子的可控制备；引入季铵碱作为助催化剂，调节TEOS的水解/缩合平衡和粒子的成核/生长/聚集过程，实现了多壳层空心SiO2微球和非球形SiO2粒子的可控制备，拓展了Stöber法中SiO2粒子尺寸的调控范围，提升了Stöber法对SiO2粒子形貌和微结构的调控能力。. 3. 以CTAB为配体/模板，构建了一系列具有不同微结构和微环境的SiO2粒子，CTAB可以实现对掺杂分子结构与性能的有效调控，为SiO2粒子功能化及其在药物负载、荧光检测等领域应用提供了新的机遇。

项目成果

期刊论文数量（12）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（10）
溶胶-凝胶法构筑介孔二氧化硅纳微结构
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
    高 等 学 校 化 学 学 报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    韩延东;韩明勇;杨文胜
  • 通讯作者：
    杨文胜
Tetrabutylammonium bromide assisted preparation of monodispersed submicrometer silica particles
四丁基溴化铵辅助制备单分散亚微米二氧化硅颗粒
  • DOI：
    10.1016/j.colsurfa.2021.126171
  • 发表时间：
    2021-01-28
  • 期刊：
    COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Dong, He;Han, Yandong;Yang, Wensheng
  • 通讯作者：
    Yang, Wensheng
Rationalized Fabrication of Structure-Tailored Multishelled Hollow Silica Spheres
结构定制多壳空心二氧化硅球的合理制备
  • DOI：
    10.1021/acs.chemmater.9b02146
  • 发表时间：
    2019-09-24
  • 期刊：
    CHEMISTRY OF MATERIALS
  • 影响因子：
    8.6
  • 作者：
    Han, Yandong;Guo, Zilong;Yang, Wensheng
  • 通讯作者：
    Yang, Wensheng
Cetyltrimethylammonium bromide promoted dispersing and incorporation of curcumin into silica particles in alkaline ethanol/water mixture
十六烷基三甲基溴化铵促进姜黄素在碱性乙醇/水混合物中分散并掺入二氧化硅颗粒中
  • DOI：
    10.1016/j.colsurfa.2021.126789
  • 发表时间：
    2021-05-15
  • 期刊：
    COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Liang, Feng;Wang, Min;Yang, Wensheng
  • 通讯作者：
    Yang, Wensheng
Efficient loading of curcumin into CTAB micelle-embedded silica particles for visualized pH detection
将姜黄素有效负载到 CTAB 胶束嵌入的二氧化硅颗粒中，用于可视化 pH 检测
  • DOI：
    10.1016/j.colsurfa.2022.128250
  • 发表时间：
    2022-01-11
  • 期刊：
    COLLOIDS AND SURFACES A-PHYSICOCHEMICAL AND ENGINEERING ASPECTS
  • 影响因子：
    5.2
  • 作者：
    Liang, Feng;Wang, Min;Yang, Wensheng
  • 通讯作者：
    Yang, Wensheng

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其他文献

基于消费者意愿的竞争性企业定向优惠券投放策略研究
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  • 作者：
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  • 通讯作者：
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  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    --
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  • 通讯作者：
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  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    司银元;杨文胜
  • 通讯作者：
    杨文胜
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  • 发表时间：
    2021
  • 期刊：
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  • 影响因子：
    3.9
  • 作者：
    杨文胜;司银元
  • 通讯作者：
    司银元
电子优惠券营销市场参与主体决策行为演化博弈研究
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2020
  • 期刊：
    软科学
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    田应东;杨文胜;王亚萌
  • 通讯作者：
    王亚萌

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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