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文檔簡介

《介孔硅包金棒多聚體材料的制備及其用于食品中毒物的SERS檢測》介孔硅包金棒多聚體材料的制備及其在食品中毒物SERS檢測的應(yīng)用一、引言隨著食品安全問題的日益突出,快速、準確檢測食品中毒物成為科研和工業(yè)界的重要課題。表面增強拉曼散射(SERS)技術(shù)以其高靈敏度、高選擇性和非破壞性等特點,被廣泛應(yīng)用于各種物質(zhì)的檢測。近年來,介孔硅包金棒多聚體材料因其獨特的物理化學(xué)性質(zhì),在SERS檢測領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。本文將詳細介紹介孔硅包金棒多聚體材料的制備方法,并探討其在食品中毒物SERS檢測中的應(yīng)用。二、介孔硅包金棒多聚體材料的制備1.材料選擇與預(yù)處理首先,選擇高質(zhì)量的金棒和介孔硅材料作為基礎(chǔ)材料。對金棒和介孔硅進行清洗和預(yù)處理,以保證其表面無雜質(zhì),為后續(xù)的反應(yīng)提供良好的基礎(chǔ)。2.制備過程(1)合成金棒:采用種子生長法或模板法等合成金棒。(2)制備介孔硅:通過溶膠-凝膠法或模板法等制備介孔硅。(3)金棒與介孔硅的復(fù)合:將金棒與介孔硅進行復(fù)合,形成金棒嵌入介孔硅中的結(jié)構(gòu)。(4)多聚體材料的形成:通過化學(xué)或物理方法使金棒與介孔硅形成多聚體材料。三、材料性質(zhì)與表征制備得到的介孔硅包金棒多聚體材料具有以下特點:(1)金棒的引入增強了材料的SERS活性;(2)介孔硅的包覆提高了材料的穩(wěn)定性和生物相容性;(3)多聚體結(jié)構(gòu)有利于提高材料的比表面積和吸附能力。通過掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)、X射線衍射(XRD)等手段對材料進行表征,驗證其結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。四、介孔硅包金棒多聚體材料在食品中毒物SERS檢測的應(yīng)用1.樣品處理將待檢測的食品樣品進行處理,如均質(zhì)、離心、過濾等,以獲得含有毒物的溶液。2.SERS檢測將介孔硅包金棒多聚體材料與待測樣品混合,利用SERS技術(shù)對樣品進行檢測。由于金棒的增強效應(yīng)和介孔硅的吸附作用,可以顯著提高檢測靈敏度和準確性。3.結(jié)果分析通過SERS光譜分析,可以獲得毒物的拉曼光譜信息,從而確定毒物的種類、濃度和分布情況。結(jié)合其他分析方法,可以對毒物進行定性和定量分析。五、結(jié)論介孔硅包金棒多聚體材料作為一種新型的SERS基底材料,具有高靈敏度、高選擇性和良好的穩(wěn)定性。其在食品中毒物檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過制備具有優(yōu)異性能的介孔硅包金棒多聚體材料,結(jié)合SERS技術(shù),可以實現(xiàn)對食品中毒物的快速、準確檢測,為食品安全保障提供有力支持。未來,可以進一步研究該材料在其他領(lǐng)域的應(yīng)用,如環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)等。四、介孔硅包金棒多聚體材料的制備及其在食品中毒物SERS檢測的應(yīng)用四、制備方法1.材料準備首先,準備金納米棒、介孔硅前驅(qū)體、還原劑、穩(wěn)定劑以及其他必要的化學(xué)試劑。金納米棒的制備是關(guān)鍵步驟,其大小、形狀和分布將直接影響最終的材料性能。2.金納米棒的合成采用種子生長法或模板法等合成金納米棒。通過控制反應(yīng)條件,如溫度、濃度和時間等,得到均勻且大小適中的金納米棒。3.介孔硅的包覆將制備好的金納米棒與介孔硅前驅(qū)體混合,通過化學(xué)或物理方法使介孔硅在金納米棒表面均勻包覆。這一步驟中,需要控制包覆厚度和均勻性,以獲得理想的SERS增強效果。4.多聚體材料的形成通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)反應(yīng)或物理方法,使介孔硅包金棒相互連接,形成多聚體材料。這一步旨在提高材料的穩(wěn)定性和SERS活性。五、食品中毒物的SERS檢測應(yīng)用(續(xù))3.SERS檢測的原理介孔硅包金棒多聚體材料因其獨特的結(jié)構(gòu),具有良好的SERS增強效果。當(dāng)激光照射在材料上時,金棒的局部表面等離子共振效應(yīng)(LSPR)和介孔硅的吸附作用共同作用,使得待測分子被高度濃縮并增強其拉曼散射信號。因此,通過分析SERS光譜,可以獲得毒物的種類、濃度和分布等信息。4.樣品處理與檢測將經(jīng)過均質(zhì)、離心、過濾等處理的食品樣品與介孔硅包金棒多聚體材料混合,使毒物吸附在材料表面。然后,通過拉曼光譜儀進行SERS檢測。通過分析SERS光譜,可以得到毒物的拉曼峰信息,進而確定其種類和濃度。此外,通過對比不同位置的SERS光譜,還可以得到毒物在樣品中的分布情況。5.結(jié)果分析與定性、定量檢測根據(jù)SERS光譜的峰位、峰強等信息,結(jié)合已知的拉曼光譜數(shù)據(jù)庫,可以對待測毒物進行定性和定量分析。同時,通過與其他分析方法(如化學(xué)分析法、生物傳感器等)相結(jié)合,可以進一步提高檢測的準確性和可靠性。六、結(jié)論與展望介孔硅包金棒多聚體材料作為一種新型的SERS基底材料,具有高靈敏度、高選擇性和良好的穩(wěn)定性,在食品中毒物檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過制備具有優(yōu)異性能的介孔硅包金棒多聚體材料,結(jié)合SERS技術(shù),可以實現(xiàn)對食品中毒物的快速、準確檢測,為食品安全保障提供有力支持。此外,該材料在其他領(lǐng)域如環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)等也具有潛在的應(yīng)用價值。未來研究可以進一步優(yōu)化材料的制備工藝,提高材料的SERS活性,同時探索該材料在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。此外,還可以研究如何將該技術(shù)與其他分析方法相結(jié)合,以提高檢測的準確性和可靠性。四、介孔硅包金棒多聚體材料的制備及其在食品中毒物SERS檢測中的應(yīng)用一、材料制備介孔硅包金棒多聚體材料的制備主要包括以下幾個步驟:1.原料準備:選擇高質(zhì)量的介孔硅、金納米棒和聚合材料作為基本原料。2.合成介孔硅包金棒:利用納米技術(shù),將金納米棒包覆在介孔硅內(nèi)部,形成具有特殊結(jié)構(gòu)的納米材料。3.聚合處理:通過適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)方法或物理方法,將介孔硅包金棒與多聚體材料進行結(jié)合,形成穩(wěn)定的復(fù)合材料。二、材料表征制備完成后,需要對介孔硅包金棒多聚體材料進行表征,以確認其結(jié)構(gòu)、形貌和性能。常用的表征手段包括透射電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、X射線衍射(XRD)等。三、SERS檢測將制備好的介孔硅包金棒多聚體材料與食品樣品混合,使毒物吸附在材料表面。然后,通過拉曼光譜儀進行SERS檢測。這一過程包括以下幾個步驟:1.樣品處理:將食品樣品與介孔硅包金棒多聚體材料混合,使毒物吸附在材料表面。2.SERS檢測:將處理后的樣品置于拉曼光譜儀中,進行SERS檢測。通過激光照射樣品,獲取毒物的拉曼散射信號。3.數(shù)據(jù)處理:對獲取的拉曼散射信號進行處理,提取出毒物的拉曼峰信息。4.結(jié)果分析:根據(jù)拉曼峰的位置、強度等信息,結(jié)合已知的拉曼光譜數(shù)據(jù)庫,對待測毒物進行定性和定量分析。四、結(jié)果分析與討論通過分析SERS光譜,可以得到毒物的拉曼峰信息,進而確定其種類和濃度。此外,通過對比不同位置的SERS光譜,還可以得到毒物在樣品中的分布情況。這些信息對于了解食品中毒物的來源、傳播途徑以及評估食品安全風(fēng)險具有重要意義。同時,該技術(shù)還具有快速、準確、無損檢測等優(yōu)點,可大大提高食品安全檢測的效率和準確性。五、與其他分析方法的結(jié)合介孔硅包金棒多聚體材料與SERS技術(shù)的結(jié)合為食品中毒物檢測提供了新的手段。然而,為了進一步提高檢測的準確性和可靠性,可以將該技術(shù)與其他分析方法相結(jié)合。例如,可以結(jié)合化學(xué)分析法、生物傳感器等方法對食品樣品進行多角度、多層次的檢測和分析。這樣不僅可以提高檢測的準確性,還可以擴大該技術(shù)的應(yīng)用范圍和適用性。六、結(jié)論與展望介孔硅包金棒多聚體材料作為一種新型的SERS基底材料,在食品中毒物檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過制備具有優(yōu)異性能的介孔硅包金棒多聚體材料,結(jié)合SERS技術(shù),可以實現(xiàn)對食品中毒物的快速、準確檢測。未來研究可以進一步優(yōu)化材料的制備工藝,提高材料的SERS活性;同時探索該材料在其他領(lǐng)域如環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)等的應(yīng)用;此外還可以研究如何將該技術(shù)與其他分析方法相結(jié)合以提高檢測的準確性和可靠性為食品安全保障提供更加全面、有效的支持。七、介孔硅包金棒多聚體材料的制備介孔硅包金棒多聚體材料的制備是一個復(fù)雜而精細的過程,其關(guān)鍵步驟包括金棒的合成、介孔硅的包裹以及與多聚體材料的結(jié)合。首先,金棒的合成是整個制備過程的基礎(chǔ)。通常采用種子生長法或模板法來制備金納米棒。這些金納米棒具有較高的均勻性和穩(wěn)定性,為后續(xù)的包裹和結(jié)合提供了良好的基礎(chǔ)。其次,介孔硅的包裹是提高材料SERS活性的關(guān)鍵步驟。介孔硅具有良好的生物相容性和化學(xué)穩(wěn)定性,能夠有效地增強拉曼散射信號。通過溶膠-凝膠法或化學(xué)氣相沉積法,將介孔硅均勻地包裹在金棒表面,形成一層具有高度有序介孔結(jié)構(gòu)的硅層。最后,與多聚體材料的結(jié)合是通過化學(xué)鍵合或物理吸附的方式實現(xiàn)的。多聚體材料具有良好的生物相容性和穩(wěn)定性,能夠有效地提高材料的SERS活性并增強其與食品樣品的相互作用。通過合適的化學(xué)反應(yīng)或物理吸附方式,將多聚體材料與介孔硅包金棒結(jié)合在一起,形成具有優(yōu)異性能的SERS基底材料。八、食品中毒物的SERS檢測在食品中毒物的SERS檢測中,首先需要對食品樣品進行適當(dāng)?shù)奶幚?,以去除干擾物質(zhì)并提取出目標毒物。然后,將制備好的介孔硅包金棒多聚體材料作為SERS基底,與處理后的食品樣品進行相互作用。在激光照射下,目標毒物的拉曼散射信號被基底材料增強并檢測出來。通過對拉曼信號的分析和處理,可以得到毒物在樣品中的分布情況、濃度等信息。在SERS檢測過程中,還需要考慮一些因素,如激光波長、功率、照射時間等。這些因素會影響拉曼信號的強度和準確性,需要進行優(yōu)化和調(diào)整。此外,還需要對SERS基底材料進行優(yōu)化和改進,以提高其SERS活性、穩(wěn)定性和重復(fù)性。九、應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)介孔硅包金棒多聚體材料在食品中毒物檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景。通過制備具有優(yōu)異性能的SERS基底材料,結(jié)合SERS技術(shù),可以實現(xiàn)對食品中毒物的快速、準確檢測。這將有助于提高食品安全的檢測效率和準確性,保障人們的健康和生命安全。然而,該技術(shù)在實際應(yīng)用中還面臨一些挑戰(zhàn)和問題。例如,如何進一步提高材料的SERS活性、穩(wěn)定性和重復(fù)性;如何優(yōu)化樣品的處理方法以提高目標毒物的提取效率;如何將該技術(shù)與其他分析方法相結(jié)合以提高檢測的準確性和可靠性等。未來研究需要進一步探索這些問題,并不斷優(yōu)化和改進該技術(shù),以更好地應(yīng)用于食品安全檢測和其他領(lǐng)域??傊榭坠璋鸢舳嗑垠w材料作為一種新型的SERS基底材料,在食品中毒物檢測中具有重要的應(yīng)用價值和發(fā)展前景。未來研究需要不斷探索和優(yōu)化該技術(shù),以提高其性能和應(yīng)用范圍,為食品安全保障提供更加全面、有效的支持。在探討介孔硅包金棒多聚體材料的制備及其在食品中毒物的SERS檢測中的應(yīng)用時,我們需要深入了解其詳細的制備過程、優(yōu)勢及面對的挑戰(zhàn)。一、材料制備介孔硅包金棒多聚體材料的制備過程相對復(fù)雜,但大體可以分為幾個主要步驟。首先,需要合成具有適當(dāng)尺寸和形態(tài)的金棒。這一步通常涉及到納米技術(shù)的使用,例如通過化學(xué)還原法或光化學(xué)法來制備。接下來,通過特定的化學(xué)反應(yīng)將介孔硅層包裹在金棒表面,形成介孔硅包金棒的初步結(jié)構(gòu)。最后,通過聚合反應(yīng)將多聚體材料與金棒和介孔硅層結(jié)合,形成穩(wěn)定的介孔硅包金棒多聚體材料。二、材料優(yōu)勢介孔硅包金棒多聚體材料具有諸多優(yōu)勢,使其成為理想的SERS基底材料。首先,其獨特的結(jié)構(gòu)使得該材料具有較高的比表面積和良好的生物相容性,有利于目標分子的吸附和富集。其次,金棒和介孔硅的復(fù)合結(jié)構(gòu)可以增強拉曼信號的強度和準確性,提高SERS檢測的靈敏度和可靠性。此外,多聚體材料的引入可以進一步提高材料的穩(wěn)定性和重復(fù)性,延長其使用壽命。三、SERS檢測應(yīng)用在食品中毒物檢測中,介孔硅包金棒多聚體材料具有廣泛的應(yīng)用前景。通過將該材料與食品樣品混合,利用其吸附和富集目標分子的能力,再結(jié)合SERS技術(shù)進行檢測。由于該材料具有較高的靈敏度和可靠性,可以實現(xiàn)對食品中毒物的快速、準確檢測。例如,可以用于檢測食品中的有害化學(xué)物質(zhì)、農(nóng)藥殘留、重金屬等。四、影響因素與優(yōu)化調(diào)整在SERS檢測過程中,激光波長、功率、照射時間等因素會影響拉曼信號的強度和準確性。為了獲得更準確的檢測結(jié)果,需要對這些因素進行優(yōu)化和調(diào)整。此外,還需要對SERS基底材料進行優(yōu)化和改進,例如通過調(diào)整金棒的尺寸和形態(tài)、改善介孔硅的孔徑和結(jié)構(gòu)等來提高其SERS活性、穩(wěn)定性和重復(fù)性。五、應(yīng)用前景與挑戰(zhàn)介孔硅包金棒多聚體材料在食品中毒物檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景。然而,該技術(shù)在實際應(yīng)用中還面臨一些挑戰(zhàn)和問題。例如,如何進一步提高材料的SERS活性、穩(wěn)定性和重復(fù)性是一個重要的問題。此外,還需要考慮如何優(yōu)化樣品的處理方法以提高目標毒物的提取效率。為了解決這些問題,需要進一步探索新的制備方法和優(yōu)化技術(shù),并將該技術(shù)與其他分析方法相結(jié)合以提高檢測的準確性和可靠性。六、未來展望未來研究需要進一步探索介孔硅包金棒多聚體材料的制備方法和性能優(yōu)化,以提高其SERS活性、穩(wěn)定性和重復(fù)性。同時,還需要將該技術(shù)與其他分析方法相結(jié)合,以提高食品中毒物檢測的準確性和可靠性。此外,還需要關(guān)注該技術(shù)在其他領(lǐng)域的應(yīng)用潛力,如環(huán)境監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)等。通過不斷的研究和探索,相信介孔硅包金棒多聚體材料將在食品安全檢測和其他領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。七、制備工藝及技術(shù)細節(jié)制備介孔硅包金棒多聚體材料,涉及到一系列復(fù)雜且精細的工藝流程。首先,需要選用高質(zhì)量的金棒作為基礎(chǔ)材料,其尺寸和形態(tài)的精確控制對于后續(xù)的SERS性能至關(guān)重要。金棒的制備通常采用化學(xué)合成法,如種子生長法或模板法等。這些方法可以精確控制金棒的尺寸和形狀,從而獲得理想的SERS性能。接下來是介孔硅的制備。介孔硅的孔徑和結(jié)構(gòu)對于其與金棒的結(jié)合以及SERS性能有著重要影響。通常采用溶膠-凝膠法或模板法來制備介孔硅。這些方法可以控制介孔硅的孔徑大小和分布,以及其與金棒的結(jié)合方式,從而獲得具有高SERS活性的介孔硅包金棒多聚體材料。在制備過程中,還需要考慮一些其他因素,如反應(yīng)溫度、時間、濃度等。這些因素都會影響最終產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)和性能。因此,在制備過程中需要進行精確的控制和優(yōu)化,以獲得最佳的制備效果。八、食品中毒物的SERS檢測利用介孔硅包金棒多聚體材料進行食品中毒物的SERS檢測,需要進行一系列的樣品處理和檢測操作。首先,需要對食品樣品進行適當(dāng)?shù)奶幚恚缪心?、萃取等,以提高目標毒物的提取效率。然后,將提取的目標毒物與介孔硅包金棒多聚體材料混合,利用SERS技術(shù)進行檢測。在SERS檢測過程中,需要選擇合適的激光波長和功率,以及適當(dāng)?shù)臋z測時間。這些因素都會影響SERS信號的強度和準確性。通過優(yōu)化這些參數(shù),可以獲得更準確的檢測結(jié)果。同時,還需要對SERS信號進行適當(dāng)?shù)奶幚砗头治?,以獲得目標毒物的種類、濃度等信息。九、與其他分析方法的結(jié)合介孔硅包金棒多聚體材料在食品中毒物檢測中具有獨特的優(yōu)勢,但也存在一些局限性。為了進一步提高檢測的準確性和可靠性,可以將該技術(shù)與其他分析方法相結(jié)合。例如,可以結(jié)合光譜分析、質(zhì)譜分析等方法,對SERS信號進行進一步的驗證和確認。此外,還可以將該技術(shù)與人工智能、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)相結(jié)合,建立更加智能化的檢測系統(tǒng),提高檢測的自動化程度和準確性。十、應(yīng)用案例分析以某次食品中毒事件為例,我們可以分析介孔硅包金棒多聚體材料在食品中毒物檢測中的應(yīng)用。首先,通過對食品樣品進行處理和提取,獲得目標毒物的樣品。然后,利用介孔硅包金棒多聚體材料進行SERS檢測,獲得毒物的種類和濃度等信息。最后,結(jié)合其他分析方法對SERS信號進行驗證和確認,為食品安全監(jiān)管提供了有力的支持。通過這樣的應(yīng)用案例分析,我們可以更好地理解介孔硅包金棒多聚體材料在食品中毒物檢測中的應(yīng)用和優(yōu)勢。綜上所述,介孔硅包金棒多聚體材料在食品中毒物檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的研究價值。通過不斷的研究和探索,相信該技術(shù)將在食品安全檢測和其他領(lǐng)域發(fā)揮更大的作用。一、介孔硅包金棒多聚體材料的制備介孔硅包金棒多聚體材料的制備過程是一個復(fù)雜的化學(xué)過程,主要包括以下幾個步驟:首先,需要制備金棒。這通常涉及到在適當(dāng)?shù)娜軇┲?,通過還原劑(如硼氫化鈉)將金離子還原為金原子,并使其自組裝形成金棒。金棒的尺寸、形狀和結(jié)構(gòu)可以通過控制反應(yīng)條件、溫度和反應(yīng)時間來調(diào)節(jié)。接著,需要制備介孔硅的殼層。這一步通常通過溶膠-凝膠法來實現(xiàn)。具體而言,通過在溶液中加入硅源前驅(qū)體(如正硅酸乙酯),并在催化劑(如氨水)的作用下進行水解和縮合反應(yīng),形成硅的聚合物網(wǎng)絡(luò)。在這個過程中,金棒被包裹在硅的聚合物網(wǎng)絡(luò)中,形成介孔硅包金棒的核殼結(jié)構(gòu)。然后,對制備出的介孔硅包金棒進行進一步的修飾和優(yōu)化。這一步可能包括調(diào)整硅層的厚度、孔徑大小以及表面的功能化修飾等,以優(yōu)化其SERS性能。最后,通過聚合反應(yīng)將介孔硅包金棒與其他多聚體材料進行結(jié)合,形成介孔硅包金棒多聚體材料。這一步可能需要選擇合適的聚合物單體、引發(fā)劑和聚合條件,以確保形成的聚合物具有所需的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)。二、食品中毒物SERS檢測對于食品中毒物的SERS檢測,主要過程包括樣品處理、SERS檢測和數(shù)據(jù)分析等步驟。首先,需要對食品樣品進行適當(dāng)?shù)奶幚砗吞崛。垣@得目標毒物的樣品。這可能包括研磨、溶解、過濾等步驟,以提取出目標毒物并使其與介孔硅包金棒多聚體材料充分接觸。然后,將處理后的樣品與介孔硅包金棒多聚體材料混合,利用其SERS性能進行檢測。在這一步中,可以通過調(diào)節(jié)激光的波長、功率和照射時間等參數(shù),來優(yōu)化SERS信號的強度和分辨率。同時,還可以通過改變材料的制備條件和表面修飾等方式,來提高其對不同毒物的敏感性和選擇性。最后,對獲得的SERS信號進行數(shù)據(jù)分析和解讀。這可能包括對信號的強度、形狀和位置等進行分析,以確定毒物的種類、濃度等信息。同時,還可以結(jié)合其他分析方法對SERS信號進行驗證和確認,以提高檢測的準確性和可靠性。三、總結(jié)與展望綜上所述,介孔硅包金棒多聚體材料在食品中毒物檢測中具有廣泛的應(yīng)用前景和重要的研究價值。通過對其制備過程和SERS檢測過程的深入研究,可以進一步提高其性能和可靠性,為食品安全檢測和其他領(lǐng)域提供更加有效的方法和技術(shù)支持。未來,隨著對介孔硅包金棒多聚體材料性能的進一步研究和優(yōu)化,相信其在食品安全檢測和其他領(lǐng)域的應(yīng)用將會更加廣泛和深入。三、介孔硅包金棒多聚體材料的制備及其在食品中毒物SERS檢測的應(yīng)用(一)介孔硅包金棒多聚體材料的制備介孔硅包金棒多聚體材料的制備是一個復(fù)雜且精細的過程。首先,需要準備高質(zhì)量的介孔硅材料和金棒材料。介孔硅材料因其大的比表面積、良好的生物相容性及優(yōu)異的孔道結(jié)構(gòu)在納米技術(shù)中占有重要地位。金棒,則以其出色的光學(xué)和電子特性為載體。接下來,結(jié)合這兩者的優(yōu)勢,需要采取一系列化學(xué)及物理合成方法進行耦合制備。這可能涉及到溶液相中的化學(xué)沉積法、氣相中的物理吸附法,以及適當(dāng)?shù)臒崽幚磉^程。在這些過程中,嚴格控制溫度、濃度和反應(yīng)時間等參數(shù),是保證制備出的介孔硅

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