自然界中的植物細(xì)胞表現(xiàn)出獨(dú)特的“質(zhì)壁分離”現(xiàn)象，即在高滲透溶液中植物細(xì)胞由于失水發(fā)生細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞壁分離（圖1A），但在一定條件下質(zhì)壁分離后的細(xì)胞可以復(fù)原。一種全新的“類質(zhì)壁分離”界面納米工程的思路，成功地構(gòu)建了形貌均勻可控的Yolk-Shell磁性介孔復(fù)合微球材料，并在合成過(guò)程中實(shí)現(xiàn)了功能納米催化劑在空腔內(nèi)的同步包覆（圖1B）。Yolk-Shell復(fù)合介孔微球具有精巧的微觀結(jié)構(gòu)，一方面具有可在空腔內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)的磁核，能夠人為地利用外加磁場(chǎng)進(jìn)行操控（在交變磁場(chǎng)下局域加熱，靜磁場(chǎng)下被牽引、分離等），另一方面具有巨大的空腔，特別適合大量裝載客體物質(zhì)（如**等有機(jī)分子或者功能納米顆粒）；這種外殼中具有豐富的放射狀排列的納米孔道，**有利于客體分子在空腔內(nèi)外的可控?cái)U(kuò)散與傳輸。因此，該類材料是一種非常理想的載體材料、納米反應(yīng)器，廣泛用于**的生物分離、傳感檢測(cè)、準(zhǔn)均相催化、納米**以及納米生物成像等領(lǐng)域。這種全新的多功能材料設(shè)計(jì)思想和概念適用于合成各種不同組成和形貌的Yolk-Shell結(jié)構(gòu)材料（包括微球、納米棒、納米片等）。

圖1.（A）植物細(xì)胞質(zhì)壁分離示意圖；（B） Yolk-Shell磁性介孔復(fù)合微球以及負(fù)載功能納米顆粒復(fù)合微球的合成示意圖。

傳統(tǒng)構(gòu)建Yolk-Shell介孔復(fù)合材料的方法主要基于復(fù)雜的模板犧牲法來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要多步高溫分解、化學(xué)刻蝕或溶劑萃取來(lái)去除預(yù)先沉積的中間殼層（犧牲性模板），合成過(guò)程難以**地控制。已有的無(wú)模板法構(gòu)建空腔結(jié)構(gòu)的報(bào)道主要包括Ostwald熟化、Kirkendall效應(yīng)來(lái)創(chuàng)造空心結(jié)構(gòu)，但這些僅適用于特殊的金屬或金屬硫化物，氧化物體系，且得到的材料形貌、尺寸都難以調(diào)控。

低交聯(lián)度的有機(jī)聚合物（如酚醛樹脂、RF）在特定的有機(jī)溶劑中能夠**溶脹，并在去除溶脹劑后又發(fā)生收縮。通過(guò)模仿自然界中植物細(xì)胞在高滲溶液中發(fā)生質(zhì)壁分離的過(guò)程，以聚合樹脂包覆的磁性顆粒為核，利用界面納米工程策略，在溶脹的聚合樹脂可控地沉積表面活性劑(CTAB)-SiO2復(fù)合涂層，隨后的乙醇萃取去除CTAB和有機(jī)溶脹劑的過(guò)程中，聚合樹脂發(fā)生收縮，而無(wú)機(jī)SiO2外殼因去除CTAB形成大量的放射狀介孔，從而形成Yolk-Shell復(fù)合介孔微球材料（Fe3O4@RF@void@mSiO2，圖3d-f）。介孔外殼層類似于植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，低交聯(lián)聚合樹脂相當(dāng)于細(xì)胞質(zhì)，磁性顆粒類似于細(xì)胞核，而有機(jī)溶脹劑相當(dāng)于細(xì)胞內(nèi)的水。微球中間空腔的形成源于聚合樹脂殼層在有機(jī)溶劑中的溶脹-收縮過(guò)程，這與質(zhì)壁分離中細(xì)胞質(zhì)的失水收縮過(guò)程具有異曲同工之處。該合成方法簡(jiǎn)單（圖1B）、條件溫和，不需要額外的模板來(lái)構(gòu)建空腔，空腔尺寸可以通過(guò)控制聚合物樹脂的溶脹程度進(jìn)行調(diào)控。

圖2.（a）Fe3O4、（b） Fe3O4@RF和（c）Fe3O4@RF@void@mSiO2的掃描電子顯微鏡圖像，插圖分別為對(duì)應(yīng)的透射或掃描圖像；（d-f）Yolk-Shell磁性介孔復(fù)合微球；（g） Au NPs以及（h,l）負(fù)載Au納米顆粒復(fù)合微球的透射電子顯微鏡圖像，（h）中的插圖為對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)模型圖。

圖3. Yolk-Shell磁性介孔復(fù)合微球形成過(guò)程的機(jī)理示意圖。

該方法可以同步包覆功能納米顆粒至空腔中，將疏水Au納米顆�；蛏限D(zhuǎn)換納米顆粒（UCNP）引入上述合成體系中（圖1b，圖2g），由于疏水相互作用Au或UCNP納米顆粒能夠**、選擇性負(fù)載至空腔中且不堵塞SiO2層中的介孔孔道（圖2h-i）。對(duì)比傳統(tǒng)的后負(fù)載法，負(fù)載的功能顆粒主要存在于介孔孔道中，容易導(dǎo)致孔道堵塞，從而影響客體分子的傳輸。該材料具有開放而通暢的介孔外殼層、巨大的空腔、磁響應(yīng)性內(nèi)核以及高活性Au納米顆粒，因而是一種理想的納米反應(yīng)器。以硝基苯酚還原為模型反應(yīng)，該納米催化劑材料表現(xiàn)出**的催化性能和循環(huán)穩(wěn)定性。

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