Fe3O4/C磁性中空核壳纳米反应器的制备及其性能研究(4)
此类方法操作简便，过程可控，但是能耗太大，成本太高，不利于大规模生产及推广。
1.1.2.6 柯肯达尔效应
柯肯达尔效应原来是指两种扩散速率不同的金属在扩散过程中会形成缺陷，现已成为中空纳米颗粒的一种制备方法[25-30]。在不同的材料之间，由于在整个区域中不同相的互扩散速率不同，向一个方向流动的质量通过形成的空缺产生平衡，这空缺也可能在材料表面与空的区域完美结合。
1.1.3 中空核壳纳米粒子的应用
中空核壳纳米粒子拥有很多独特的性质，比如低密度，位置可以改变的核芯，核与壳之间可以调整的空腔大小，核心与壳的可修改性和多功能性，使其在纳米结构反应器，药物的传递，锂离子电池等领域具有良好的应用前景。
1.1.3.1 纳米反应器
纳米反应器是内部包含有催化剂的纳米级反应器。纳米反应器保护催化剂不受外界环境影响，并将反应物与催化剂限制在内部空间，以延长反应时间，增加化合物的转化率。纳米反应器一般具有以下三个特征：(1)反应物与产物能快速扩散至内部空间；(2)其结构能够保护催化反应的进行；(3)具有长期的稳定性和较高的活性[15]。例如，外壳能够作为一层保护层防止催化核心粒子逃逸，同时允许反应物和产物能通过外壳快速扩散。核心与外壳之间的空腔为反应提供了一种均相环境，使可自由移动的催化核心能够提高催化活性[31]。
中空核壳纳米粒子由于其特殊的结构增强效应，使其作为纳米反应器表现出了极高的反应活性。核壳纳米结构作为一个多功能反应器的骨架，展现出了一些优势。但是，对于纳米反应器的催化性能还要经行更多方面的研究。
1.1.3.2 药物传递工具
由于中空核壳纳米粒子具有很强稳定性，较大的内部空腔结构，良好的生物相容性，使其在药物传递方面的研究得到了广泛的应用。中空核壳纳米粒子的空腔大小、表面特征可以用于实现载体药物的控制与释放，并且中空核壳纳米粒子的核心和外壳很容易经过特定的有机官能团(如聚乙二醇)进行功能化。核壳纳米材料拥有较大的空腔，可以对以蛋白质、核酸为代表的生物负载物进行高负荷有效传递。另外，中空粒子的内部可以通过嵌入具有特殊功能的材料，如荧光分子、QDs等进行功能化以获得相应的性能[32][33]。核壳纳米材料作为药物传递工具的主要应用与发展有生物医药，生物标记，酶支撑等。而且由不同材料组成的内核往往具有不同的理化性质，使中空核壳纳米粒子具有了更多的功能。
例如，基于磁性四氧化三铁或氧化铁为核心的核壳纳米结构等[34]。氧化铁纳米粒子已经被证实在多项应用中都有着巨大的潜力，包括磁靶性药物，磁性对比剂和肿瘤温热治疗等。那些具有磁性核心的核壳纳米材料，对于改善氧化铁在生物药物稳定性及生物容性的应用中具有显著的作用，并且在增强药物负载量及显著增强磁化强度等方面都有着重要的价值。
另外，核壳纳米粒子能够在体内增强抗肿瘤药物的治疗效能，并且同时减小其对身体所带来的毒性。因为核壳纳米粒子可以溶于很多需要大量负载药物的治疗药剂中，并且能够负载一系列不同的化学药物，包括疏水性的和亲水性的药物，通过干扰小RNA分子和治疗性蛋白质来达到目的[35]。尽管对于解决他们的生物相容性长期来说依然是个挑战，但核壳纳米粒子所拥有的灵活性及强大的药物传递性能依旧使其在医药方面潜力巨大。
1.1.3.3 锂电池电极
中空核壳纳米粒子的另一个潜在应用是作为锂离子电池的负极材料。其安全性高，成本低，能量密度高，以及可持久充电性，使得锂离子电池潜力巨大。新一代锂离子电池的研究主要面临以下三方面的挑战：(1)功率密度的提高；(2)循环寿命的延长；(3)充/放电利用率的提高[15]。中空核壳纳米粒子不仅可以防止电活性纳米粒子之间互相团聚，也能在循环充放电过程中提供独特的空间间隙，避免使用前后体积发生巨大的变化。在锂离子插入析出的过程中，通过缓冲原有的体积变化，可以高效地提高电容纳量，这对于提高电池单元的循环性能尤为重要。锡@碳中空核壳纳米粒子具有高电容量和良好的循环性能，可能是目前最流行的锂离子电池阳极材料[36]。