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單壁碳納米角是什么

單壁碳納米角(SWNHs)是一種類似于單壁碳納米管(SWNTs)的新型納米材料。自1999年被發(fā)現(xiàn)以來，因其獨特的結(jié)構(gòu)已成為研究熱點。單根SWNHs一端為封閉的錐形結(jié)構(gòu)，直徑為2～5nm，長度為20～50nm，錐角約為20°。

正常狀態(tài)下約2000個單根碳納米角聚集形成直徑為80～100nm的球形聚集體，圖1為直流電弧法制備的SWNHs的掃描電鏡圖。

單壁碳納米角的應用

SWNHs的比表面積大，可以應用于氣體吸附和固相萃取等；由于其獨特的光電學性質(zhì)，可以構(gòu)建碳納米角修飾電極，應用于電化學生物傳感器領域和構(gòu)建新型熒光傳感器等。

SWNHs作為新興藥物載體也有很好的應用前景，其聚集體比碳納米管的粒徑更為合適，能增強通透保留效應(EPR)，載藥后可減少藥物小分子被網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)(RES)的攝取，被動靶向于腫瘤組織和血管并蓄積，而且易被細胞膜內(nèi)吞攝取；SWNHs氧化開孔后，比表面積可達1000m2/g以上，便于承載更多藥物。

改善單壁碳納米角分散性的方法

SWNHs表面的低疏水性使其難以在水和鹽溶液中分散，成為其生物應用的阻礙。目前，改善SWNHs分散性的方法有共價修飾和非共價修飾2種。

共價修飾是通過在碳納米角（CNHs）的外骨架上形成穩(wěn)定的化學鍵，共價結(jié)合有機基團。共價修飾CNHs又可進一步分成兩類：第一類是通過氧化CNHs的圓錐形末端引入羧基等含氧基團，用于進一步的化學修飾；第二類是直接在CHNs表面的外壁上引入功能基團。

目前，對CNHs進行共價功能化研究不僅是為了增強CNHs的溶解性和分散性，更已發(fā)展成為制備特定功能的CNHs復合材料的手段。通過CNHs的共價功能化修飾，在CNHs上引入各種活性基團，在保留CNHs特性的基礎上，賦予了CNHs新的性能，使它在許多領域的實際應用中都具有廣泛前景。

但是共價修飾CNHs的同時也破壞了CNHs連續(xù)的π網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，影響CNHs的電子特性，限制了CNHs的應用，特別是在納米電子學領域的應用。為了克服這個缺點，可以采用非共價功能化方法來修飾CNHs。

非共價修飾在改善SWNHs的分散性方面有很好的應用前景：如通過π-π非共價作用將芘和卟啉修飾于SWNHs表面，可以改善其分散性且不破壞電子結(jié)構(gòu)；用聚苯乙烯磺酸鹽(PSS)非共價修飾SWNHs，在改善分散性的同時可制備電化學性能良好的生物傳感器；用聚乙二醇聚合物修飾納米材料后，可顯著提高其分散性，并且聚乙二醇長鏈能延長納米載體在血液中的循環(huán)時間，有很好的生物相容性；用不同分子量的聚乙二醇接枝肽段受體(PEG-NHBP)修飾SWNHs，可應用于裝載順鉑的載藥體系；用2種類型的聚乙二醇接枝聚合物增強和比較SWNHs在鹽溶液中的分散性等。

非共價修飾最大的特點是在提高CNHs分散性的同時，不破壞CNHs的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尤其對于CNHs電化學傳感平臺的構(gòu)建和應用具有廣泛前景。但是非共價功能化中修飾分子與CNHs之間的的作用力是基于CNHs與芳香族有機基團的π-π堆積作用為主的相互作用或者靜電作用、疏水作用等的協(xié)同相互作用，這種非共價相互作用力較弱，當體系所處的條件發(fā)生改變或者受外界干擾時，修飾分子很可能與CNHs分離，從而影響體系的穩(wěn)定性。另外，非共價功能化CNHs對修飾分子的結(jié)構(gòu)有很大要求，并且功能化方法和原理不成熟，亟待進一步的探索和研究。

參考文獻：

李學全等.單壁碳納米角的氧化、修飾及分散性.高等學�；瘜W學報

馬小娜等.碳納米角的共價功能化研究進展.廣州化工

馬小娜等.非共價功能化碳納米角的研究進展.廣東化工