熊祖双/陈填烽CRPS：纳米硒工业化大生产的突破 | Cell Press论文速递

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2024-12-11 17:00发布于北京CellPress细胞科学官方账号

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01暨南大学陈填烽教授和熊祖双博士在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Report Physical Science发表了一篇关于纳米硒工业化大生产的论文。

02该研究通过香菇多糖调控硒纳米粒子成核和生长过程，提高了纳米硒的稳定性和合成可控性与重复性。

03结果发现香菇多糖可以有效阻止纳米硒观察期内的粒径增大，XRD衍射峰变化和拉曼光谱变化，抑制纳米硒的聚集沉淀和结晶过程。

04通过逐级放大反应体积的方法，研究者成功实现了纳米硒的250升大规模制备和长达4年的稳定保存。

05该研究为纳米硒的大规模应用奠定了基础，为纳米材料的工业化大规模制备提供了思路。

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物质科学

Physical science

纳米技术在能源、催化、环境尤其是生物医学方面展现出了巨大前景。然而，工业化制备是纳米材料商业应用面临的巨大瓶颈。一方面，纳米材料的可控、稳定合成和长期保存存在挑战；另一方面，从实验室到大工厂的放大生产直接受到合成条件的限制。为了简化合成方法、提高纳米粒子稳定性和合成可控性与重复性，一系列结构简单的单质纳米粒子被开发了出来，其中，纳米硒以其高生理活性、高安全性和相对稳定性引起了人们的注意。纳米硒已经被广泛研究应用于生物医药、农业、食品和保健领域，巨大的应用前景使得纳米硒的工业化生产迫在眉睫。

基于此，暨南大学陈填烽教授、熊祖双博士在Cell Press细胞出版社旗下期刊Cell Report Physical Science发表题为“Industrial-level production of ultrastable selenium nanoparticles using a confined coordination synthetic strategy”的研究论文。本研究通过香菇多糖调控硒纳米粒子成核和生长过程，提高其稳定性机理探究；以逐渐放大反应体积的方法成功实现了纳米硒的250升大规模制备和长达4年的稳定保存。

硒的玻璃化转变温度较低，能带间隙对应的波长处于可见光区，同时硒纳米粒子具有高比表面能，容易在室温、光照和胺、醇等溶剂的条件下发生聚集和晶态转变过程。基于此，研究者筛选了不同多糖对于纳米硒晶化转变过程的影响，结果发现香菇多糖可以有效阻止纳米硒观察期内的粒径增大，XRD衍射峰变化和拉曼光谱变化，抑制纳米硒的聚集沉淀和结晶过程。对于纳米硒制备过程监控结果表明，相比于没有修饰剂的反应体系，香菇多糖存在的反应体系反应物紫外吸光度变化更慢，纳米粒子粒径更加均匀，不会剧烈增大。表明香菇多糖可以调节纳米硒成核和生长的反应速度，稳定制备的纳米粒子，控制其纳米粒径和分散性。

反应物亚硒酸钠和生成硒原子与香菇多糖间相互作用模式分析结果表明，香菇多糖的支链与富羟基、醚氧基团形成闭合环状结构，通过分子间相互作用限制亚硒酸根和形成硒原子的自由移动，进而原位成核形成纳米硒。

图1.香菇多糖调节纳米硒的成核和生长过程。

研究者进一步通过逐级放大反应体的方法在实验室，中试和工业化水平上实现了纳米硒250升工业化制备。同时通过喷干工艺制备纳米硒粉末，所得纳米硒固体可以在长达4年的保存期内维持结构和形貌的稳定性。

总体而言，这一研究为纳米硒的大规模应用奠定了基础，为纳米材料的工业化大规模制备提供了思路。

图2.纳米硒反应体系逐级扩大制备方法。