[发明专利]一种双配体Janus纳米粒子及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了双配体Janus纳米粒子及其制备方法与应用，属于聚合物和无机纳米复合材料领域。先将第一聚合物修饰的无机纳米粒子通过自组装制备单层膜，再进行刻蚀，将部分第一聚合物去除，然后将第二聚合物接枝至纳米粒子表面裸露在外的部分，获得Janus结构纳米粒子。该Janus结构纳米粒子表面的两种不同聚合物分别接枝在第一区域和第二区域，第一区域和第二区域分别为一块区域，且互不交叉；第一区域和第二区域构成无机纳米粒子的整个表面。本发明的制备方法操作简单，可控制纳米粒子表面两种聚合物配体的比例。所得Janus结构纳米粒子可用于制备固体表面活性剂、乳化剂、亲疏水转换材料、不对称催化剂、药物靶向载体或光学生物传感器的应用。

技术领域

本发明属于聚合物和无机纳米复合材料领域，更具体地，涉及一种双配体Janus纳米粒子及其制备方法与应用。

背景技术

Janus纳米粒子是指一类非中心对称的异质结纳米粒子，具有明显分离的两面，并且两面的组分在化学或物理性质上存在明显的差异性。Janus纳米粒子根据其形貌可以分为哑铃型、雪人型、半覆盆子型、橡子型、双配体粒子等。其中双配体Janus纳米粒子的两面分别修饰有不同类型的配体。相较于普通Janus纳米粒子，该类纳米粒子不仅同时具有纳米粒子自身和两种配体的性质，并且由于具有Janus结构带来的不对称性，因此拥有更广阔的应用价值。依据配体的物化性质，可用于固体表面活性剂、亲疏水转换材料、催化剂、光学生物传感器等。

目前，关于双配体Janus纳米粒子制备技术的研究还较少，已报道的方法有：利用聚合物单晶基板表面的特殊官能团与纳米粒子间的反应，诱导纳米粒子在基板表面沉积，再将另一面接枝第二种配体，最后通过将聚合物单晶解组装后获得双配体Janus纳米粒子(J.Am.Chem.Soc.2008,130,11594)。或利用三嵌段共聚物的自组装形成特殊相结构，再加入金属盐或前驱体，使其与中间嵌段络合后还原形成纳米粒子，再将组装体解组装后获得Janus纳米粒子(J.Am.Chem.Soc.2012,134,13850)。上述方法的制备过程繁琐，对两种配体的比例难以有效控制，这都影响了双配体Janus纳米粒子的大规模生产与实际应用。现有技术中的制备方法过程繁琐，配体比例难以有效控制，其制备所得到的Janus结构纳米粒子接枝密度低。

发明内容

本发明解决了现有技术中制备Janus结构纳米粒子配体比例难以有效控制，制备过程繁琐，且制备得到的Janus结构纳米粒子接枝密度低的技术问题。

按照本发明的第一方面，提供了一种刻蚀再修饰制备双配体Janus结构纳米粒子的方法，含有以下步骤：

(1)将功能性基团封端的第一聚合物通过配体交换法对无机纳米粒子进行接枝修饰，再分散于溶剂中，得到第一聚合物接枝无机纳米粒子的分散液；

(2)将步骤(1)得到的分散液运用油水界面组装法、LB膜组装法、溶剂挥发组装法或提拉组装法进行自组装，制备得到第一聚合物接枝无机纳米粒子单层膜，将所述单层膜转移至基板表面；

(3)对所述单层膜进行刻蚀，使所述单层膜上每个第一聚合物接枝无机纳米粒子表面部分区域的第一聚合物去除，所述部分区域为每个第一聚合物接枝无机纳米粒子表面任意一块区域；刻蚀后将基板浸泡在功能性基团封端的第二聚合物中，使所述第二聚合物通过配体交换法修饰至每个无机纳米粒子表面裸露的部分，所述裸露的部分为第一聚合物被刻蚀的部分；所述第一聚合物与第二聚合物的重复结构单元不同；将所述单层膜浸泡在溶剂中进行分散，使单层膜解组装形成单个分散的双配体Janus结构纳米粒子。

优选地，步骤(3)所述刻蚀为等离子体刻蚀。

优选地，步骤(3)所述刻蚀的功率为1W-20W，步骤(3)所述刻蚀的时间为1s-10min。

优选地，步骤(1)和步骤(3)中的溶剂各自独立地为三氯甲烷、甲苯、苯、乙酸乙酯、丙酮、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二氧六环、二氯甲烷乙醇、甲醇、丙醇或水。