第1章　绪论

1.1　复合纳米粒子概述

纳米粒子是一种新的物质状态，它是在物质和原子或分子结构之间架起的桥梁。大块基体材料不论尺寸大小，都具有恒定的物理性质。然而纳米粒子的尺寸大小对纳米粒子物理性质的影响却非常大。一般来说，因大小带来的材料物理特性改变的尺寸大多是纳米级的。此外，电子杂化或电荷转移会导致纳米粒子产生量子效应，这些量子效应往往会使元素具有“特殊”的性质。最近几年，化学和物理合成方法的进步非常迅速，这些进步可以让人们合成二元或更复杂结构的纳米粒子。人们还可以从化学计量学、排序、形状等方面对复杂结构的纳米粒子进行调控。目前复杂的纳米粒子材料已广泛应用于生物学^［1］、力学^［2］、光学^［3，4］、磁学^［5］、化学^［6］（包括光催化^［7］）、传感器^［8］与微电子技术等领域。

在复杂结构的纳米粒子中，核/壳结构^［9］复合纳米粒子是一类特殊的纳米结构。这种纳米结构按照核壳组成物质的属性不同，可以简单地将此类材料分为以下四类：①无机核无机壳型；②无机核有机壳型；③有机核无机壳型；④有机核有机壳型。

在早期的研究工作中，壳只是用来作为保护核心。在这种情况下，壳作为一个障碍，可以防止外界原子或者离子碰撞无机核，使纳米粒子对环境的变化不敏感^［10］。这一特点在电化学中得到了很好的证明，例如在燃料电池和蓄电池的应用^［11］。此外壳还可以防止核表面的电子陷阱态的钝化。对于应用于半导体领域的核/壳结构复合纳米粒子而言，选择适宜的壳体材料可以增强荧光量子效率。在催化领域，核/壳结构复合纳米粒子的外壳一般选用贵重金属行使催化作用，而惰性材料的核心只是起支撑作用。核/壳结构复合粒子也被用于固态反应冶金，由于复合粒子的应用粉尘的变化可以使用“尺寸聚焦”的方法，进而可以控制狭小粒度分布的粉尘粒子沉淀下来^［12］。 最近的研究表明，通过选用适宜的内核和外壳材料能够调节整体的属性（光学的、反应性、磁性的）。通过光谱的观察，人们知道其效果远大于单独使用这些材料^［13］。核/壳结构复合纳米粒子在生物、化学、物理、工程等领域有广泛的应用。