真空干燥法将纳米材料转化为冻干粉
瑞禧生物2025-04-30   作者:wff   来源:
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纳米材料之所以具备诸多良好性能,很大程度上源于其超小的粒径所带来的大比表面积。大的比表面积意味着纳米粒子表面原子数量急剧增加,这些表面原子具有更高的能量和活性,使得纳米材料整体表现出极高的化学活性。这种高活性在赋予纳米材料独特功能的同时,也带来了不稳定的特性。

 

当纳米材料以分散液形式存在时,这种不稳定性表现得尤为明显。在长时间放置过程中,纳米粒子之间会因范德华力、静电作用力等相互作用而发生团聚。团聚现象不仅会导致纳米粒的粒径增加,还会破坏纳米材料原本均匀的分散状态,使其性能发生不可逆的改变。例如,在生物医学领域,用于药物递送的纳米粒若发生团聚,可能会影响其在体内的靶向输送效率和药物释放行为,从而降低效果。

 

目前,常见的纳米材料保存方法之一是真空干燥法。该方法通过去除分散液中的溶剂,将纳米材料转化为固体粉末状态进行保存。虽然真空干燥能在一定程度上减少纳米粒之间的相互作用,降低团聚风险,但也存在诸多弊端。首先,经过真空干燥保存的纳米材料在重新分散时面临挑战。由于纳米粒在干燥过程中可能发生不可逆的聚集和相互作用,导致其难以再次均匀分散在溶剂中,即使通过剧烈搅拌、超声处理等手段,也往往难以恢复到初始的分散状态和性能。其次,对于一些对高温敏感的纳米材料而言,真空干燥过程中的高温环境可能会对其结构和性能造成破坏,如导致纳米粒的晶型改变、表面官能团脱落等,从而限制了该方法的应用范围。

冻干粉 

图1. 添加可冻融分散液的纳米材料能够反复冻融并保持稳定分散

 冻干粉

图2 冻融前后CeO2、Fe3O4、AuNPs、的TEM对比 (均添加了可冻融分散液)

冻干粉 

图3 纳米金在含(不含)保护剂下冻干后复溶效果:(左)冻干前 (右)冻干复溶后

含保护剂的纳米金经冻干后复溶仍保持稳定分散,而未添加保护剂的纳米金发生了聚集沉淀。