[发明专利]一种多重响应性有机无机复合Janus笼状材料及其制备与应用

权利要求书

1.一种有机无机复合Janus笼状材料，为：通过不完全刻蚀磁性介孔二氧化硅颗粒的磁性内核，保留磁性并释放内表面硅羟基，外侧修饰离子液体赋予其催化性能，内侧接枝响应性聚合物，得到磁性Janus笼状材料；

其中，所述内外侧的化学组成可调；壳层厚度可控；

所述有机无机复合Janus笼状材料为尺寸在100-300nm的纳米粒子。

2.制备权利要求1所述的有机无机复合Janus笼状材料的方法，包括如下步骤：

1)制备磁性纳米颗粒，用表面活性剂为致孔剂，在所述磁性纳米颗粒表面包覆一层介孔二氧化硅，得到磁性介孔二氧化硅颗粒；

2)在步骤1)得到的磁性介孔二氧化硅颗粒表面修饰咪唑啉基并进一步和卤代烃反应得到外表面修饰有以卤素为阴离子的离子液体的磁性介孔二氧化硅颗粒；

3)将步骤2)得到的外表面修饰有以卤素为阴离子的离子液体的磁性介孔二氧化硅颗粒去除致孔剂，再用稀盐酸进行不完全刻蚀，释放出部分空腔，得到蛋黄-蛋壳结构的颗粒；

4)将步骤3)所得的蛋黄-蛋壳结构的颗粒的内表面上修饰上双键，得到内表面上修饰有双键的蛋黄-蛋壳结构的颗粒；

5)在引发剂作用下，使得单体与内表面上修饰的双键进行自由基聚合，得到内表面接枝有响应性聚合物的Janus颗粒；

6)使得步骤5)得到的内表面接枝有响应性聚合物的Janus颗粒与磷钨酸反应，得到外表面是阴离子为PW₁₂O₄₀^3-的离子液体，内表面是响应性聚合物修饰的Janus笼状材料。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：步骤1)中，所述磁性纳米颗粒为Fe₃O₄纳米颗粒；

所述表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵；

所述在磁性纳米颗粒表面包覆一层介孔二氧化硅通过下述操作实现：在作为致孔剂的表面活性剂存在下，使得正硅酸乙酯在碱性条件下水解，得到介孔二氧化硅。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于：步骤2)中，所述在磁性介孔二氧化硅颗粒表面修饰咪唑啉基的操作为：将所述磁性介孔二氧化硅颗粒分散到溶剂中，加入咪唑啉基硅烷偶联剂，反应，得到咪唑啉基修饰的磁性介孔二氧化硅颗粒；

其中，所述咪唑啉基硅烷偶联剂具体可为三乙氧基-3-(2-咪唑-1-啉基)丙烷基硅烷；

所述反应的温度为60-80℃，时间为10-16h。

5.根据权利要求2-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述用于与咪唑啉基反应的卤代烃为：溴代乙烷、溴代正丙烷、溴代正丁烷、溴代正戊烷、1-溴代己烷、正溴十二烷、氯代乙烷、氯代正丙烷、氯代正丁烷、氯代正戊烷、1-氯代己烷中的至少一种；

所述咪唑啉基与卤代烃反应的反应温度为110-120℃，时间为10-15h。

6.根据权利要求2-5中任一项所述的方法，其特征在于：步骤3)中，所述去除制孔剂的操作为：将所述离子液体修饰的磁性介孔二氧化硅放置于索氏提取器中，用丙酮抽提三天；

所述用稀盐酸进行不完全刻蚀的操作为：将所述离子液体修饰的磁性介孔二氧化硅分散在乙醇中，加入盐酸，反应，即可；

所述反应的温度为65-75℃，所述反应的时间为1.5-2.5小时；

步骤4)的操作为：将步骤3)所得的蛋黄-蛋壳结构的颗粒分散到溶剂中，加入3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷，反应，即可；

所述蛋黄-蛋壳结构的颗粒与3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷的配比为：1mg：1-1.2uL；

所述反应的温度为65-75℃，时间为10-14小时。