[发明专利]一种Janus型多孔二氧化硅复合纳米粒子及其制备方法

说明书

本发明公开了一种Janus型多孔二氧化硅复合纳米粒子及其制备方法，将阳离子表面活性剂、纳米球和溶剂混合形成分散体A；调整所述分散体A为碱性，得到分散体B；向所述分散体B中加入二氧化硅前驱体后，升温反应，制得所述Janus型多孔二氧化硅复合纳米粒子。本发明采用单向生长导向剂，在水分散体中直接诱导Janus型多孔二氧化硅复合纳米粒子生成，室温下反应，反应条件温和，纳米粒子的尺寸易于调控，普适性佳，可直接应用于其它领域。

技术领域

本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种Janus型多孔二氧化硅复合纳米粒子及其制备方法。

背景技术

随着纳米材料的不断发展，人们对具有复杂功能的纳米粒子研究不断深入、需求不断增大。Janus（Janus源自古罗马的“双面神”）型纳米粒子作为一类重要的不对称纳米粒子，其可用于描述在同一介观体系中，具有两种截然不同的组成与物理（或化学性质）的一类材料，通常具有明确分区结构，且具有双重性质如亲水/疏水、极性/非极性，因此在纳米粒子复杂功能化中占有重要的角色，其合成和研究也受到广泛关注。

Janus型多孔二氧化硅复合纳米粒子具有比表面积大、吸附能力强和结构稳定等优点，同时，因其结构的不对称性从而具有催化、光热及磁性能等性能，在催化、精准医疗等领域具有广泛的应用前景。相对而言，Janus型多孔二氧化硅复合纳米粒子的有效合成方法较少，如何实现材料可控、批量制备和精确表征一直是本领域的研究难点，目前尚未出现大规模低成本的对设备与反应条件要求低的合成技术。

目前报道的各种Janus型多孔二氧化硅复合纳米粒子的合成方法均存在诸多不足，一般来说，不对称复合纳米粒子常用的制备方法有界面保护、相分离、微加工和自组装等方法。界面保护法是利用Pickering乳液辅助合成法(Zhang J,Jin J, Zhao H.Surface-initiated free radical polymerization at the liquid-liquid interface:a one-step approach for the synthesis of amphiphilic Janus silica particles[J]. Langmuir, 2009, 25(11): 6431-6437.)，固体粒子分布在油/水界面，通过对固体粒子进行表面选择性改性而制备，该方法适用于较大尺寸颗粒，难以制备纳米尺度的不对称粒子；有研究学者利用无机物/金属的相分离制备了纳米尺度Janus材料(Paul Mulvaney.Surface Plasmon Spectroscopy of Nanosized Metal Particles[J]. Langmuir, 1996,12(3):788–800.)，但该方法受限于特定的化学组成和结构形貌，普适性较差；此外，有应用微加工技术制得了磁性不对称水凝胶粒子(ChiaHung Chen, Adam R.Abate.Microfluidic Assembly of Magnetic Hydrogel Particles with UniformlyAnisotropic Structure[J]. Advanced Materials, 2009, 21(8): 3201-3204.)，但利用微加工制备的材料特征尺寸较大，无法获得亚微米及纳米尺度的材料；还有一些研究学者利用三嵌段共聚物的自组装制备了纳米尺度的盘状、棒状和不对称粒子(Holger Schmalz,Armin Knoll.Synthesis and Characterization of ABC Triblock Copolymers withTwoDifferent Crystalline EndBlocks: Influence of Confinement on CrystallizationBehavior and Morphology[J]. Macromolecules 2002, 35, 27, 10004-10013)，但该方法需要精确控制嵌段共聚物的分子量和分子量分布，需要苛刻的合成条件、产率低；现有技术中还有采用水热处理使前驱体自组装合成Janus型纳米粒子的工艺（如中国专利CN108822302A），但该方法对设备和反应条件要求高。

发明内容