随着经济的快速发展,世界各国对于能源的需求和消耗日益增大,如何解决能源需求问题是全球面临的一大挑战。太阳能是地球上的主要能源来源,对太阳能进行有效利用和转换是解决能源危机的一种有效途径。目前,最常见的将太阳能进行转换的方式包括:光热、光电、以及光化学转换等。与其他方式相比,太阳能转化热能的方式简单且可利用的材料种类丰富。光热转化效率是评价材料将吸收光能转化为热能的重要参数,然而目前大部分所合成的光热转换材料存在光稳定性差、光热转化效率低等问题。因此,制备具有高光热转化效率的光热转换材料用于太阳能驱动的界面水蒸发与肿瘤治疗具有重要的意义。羟基锡酸钴(CoSn(OH)₆)属于钙钛矿结构,制备方法简单,具有较强吸附能力和催化活性,在超级电容器、电化学传感等领域应用广泛。但因其禁带宽度较宽,光学吸收较低进而限制了其在光热转换方面的应用。为此,本论文以CoSn(OH)₆纳米材料为基础,构建Co基纳米材料用于太阳能驱动的界面水蒸发和肿瘤的光热/光动力/酶催化联合治疗。主体研究内容如下:(1)以CoSn(OH)₆为起始原料,利用H₂还原法制备Co-Sn合金。结果表明,所制备的Co-Sn合金具有较强的光学吸收,与太阳能光谱相匹配,可作为光热转换材料用于太阳能驱动的界面水蒸发。随后,以CoSn(OH)₆为前驱体,用氢氧化钠(Na OH)对CoSn(OH)₆进行刻蚀,可得到空心CoSn(OH)₆纳米材料。使用空心CoSn(OH)₆纳米粒子对吲哚菁绿(ICG)和缺氧活性前药2,2’-偶氮双[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二盐酸盐(AIPH)相结合进行负载,得到的空心CoSn(OH)₆@ICG@AIPH(HCIA)纳米粒子可作为光热转换材料用于肿瘤治疗。(2)采用真空抽滤的方法将Co-Sn合金沉积于聚四氟乙烯(PTFE)薄膜表面,制备出Co-Sn alloy-1@PTFE光热膜。为了进一步提高其光热转化效率,设计了基于高分子吸水树脂(SAPs)的水蒸发隔热装置,可将其光热转化效率从53%提升89%。此外,该膜还具有优异的染料净化和重金属离子去除能力。在不添加表面活性剂的情况下,Co-Sn合金与PTFE薄膜有较强的吸附能力,利用理论计算揭示了Co-Sn合金与PTFE薄膜的可能存在的表面力学性能机理。(3)研究结果表明空心CoSn(OH)₆具有氧化物酶活性,能够产生单线态氧(~1O₂)自由基,ICG是一种优异的光敏剂和光热剂,在近红外光的激发下与氧气发生反应产生~1O₂的同时产生热量,AIPH能够克服肿瘤内部环境缺氧问题,在无氧的条件下产生有毒性烷基自由基来杀死肿瘤细胞。将三种物质结合,得到的HCIA纳米粒子表现出优异的光热特性以及生物安全性。以小鼠乳腺癌细胞为研究对象,HCIA多功能纳米粒子在808 nm的激光照射下,能产生光热效应并促进ICG和AIPH的释放以及~1O₂和烷基自由基的生成,实现了对肿瘤的光热/光动力/酶催化联合治疗,从而抑制肿瘤的生长与增殖。