[发明专利]多元不对称微球和异质微球壳的制备方法

摘要

本发明属于材料科学领域，具体涉及一种多元金属不对称微球及异质金属微球壳的制备方法。我们的方法涉及以改良的微接触印刷技术制备单层非密堆积的二氧化硅胶体晶体，结合角度可控的沉积及刻蚀来制备不对称微球及异质微球壳。整个过程操作简便，过程低耗清洁，可控性高，并且不对称微球和微球壳均有很好的稳定性。通过调控非密堆积胶体晶体的周期，沉积角度和次数，沉积材料的种类可以简单的制备多种材料复合的多种不对称微球。通过对二氧化硅微球进行化学刻蚀即可得到相应的异质微球壳。利用我们的方法制备的不对称微粒及异质微球壳，无论在科学研究中还是在实际应用中都具有重要的意义。

主权项

1.一种具有部分交叠多元金属半球壳的不对称微球的制备方法，具体步骤如下：1)取5～20mL浓度为1～5wt％的二氧化硅胶体微球的乙醇分散液，搅拌下加入0.5～1mL、1～3vt％的十八烷基三氯硅烷的甲苯溶液，磁力搅拌6～8h后，用乙醇进行3～4次离心清洗以除去未反应的十八烷基三氯硅烷及甲苯，最后分散在乙醇中，得到表面修饰有十八烷基三氯硅烷的二氧化硅胶体微球的乙醇分散液，浓度为1～5wt％，二氧化硅胶体微球的表面性质为疏水；在培养皿中注满去离子水，然后用一次性注射器吸取0.1～0.5mL上述二氧化硅胶体微球的乙醇分散液，缓慢滴到培养皿中空气-去离子水的界面上，静置10～30s，再沿培养皿侧壁滴加50～200μL、浓度为5～10wt％的表面活性剂的水溶液，使二氧化硅胶体微球紧密地堆积成单层；再以亲水硅片为基底，伸入到水面以下，从单层微球下方缓慢向上提起，置于斜面自然干燥，从而在硅片上得到单层紧密堆积的二氧化硅胶体晶体；2)将聚二甲基硅氧烷PDMS预聚体与固化剂按质量比10∶0.5～10∶1.0的比例混合均匀，真空脱气10～30min后，旋涂到疏水玻璃片上，在60～100℃固化3～10h；冷却后将固化好的厚度为50～500μm的PDMS薄膜从玻璃片上小心地揭下，再将其小心覆盖到步骤1)中得到的单层紧密堆积的二氧化硅胶体晶体上，60～120℃加热2～5h，使PDMS薄膜与胶体晶体表面充分牢固接触，然后小心揭起PDMS薄膜即可将二氧化硅胶体晶体转移到PDMS薄膜上；将该PDMS薄膜浸泡到甲苯中1～2min，使PDMS薄膜充分溶胀，从而带动单层紧密堆积的二氧化硅胶体微球变为非紧密堆积，再将这些经过溶胀的非紧密堆积的二氧化硅微球与表面旋涂有水溶性聚合物膜层的平整基底紧密接触，在1×10⁴～2×10⁴Pa、60～120℃条件下加热3～5h，然后小心揭去PDMS薄膜后，非紧密堆积的二氧化硅微球被固定在旋涂有水溶性聚合物膜层的平整基底上；再将该平整基底在300～600℃下煅烧3～5h，除去水溶性聚合物膜层，从而在平整基底上得到单层非紧密堆积的二氧化硅胶体晶体样品；3)将步骤2)制得的样品置于真空蒸发镀膜设备的样品台上，入射角为10°～80°，在5×10^-4～1×10^-3Pa的真空度下进行热蒸发沉积，沉积速度为0.5～2沉积厚度为10～60nm；沉积完毕后将样品按顺时针方向旋转90°、120°或180°，并保持同样的入射角进行第二次沉积，沉积材料与第一次沉积材料不相同；重复旋转-沉积直至金属覆盖完全微球上表面，即可得到一部分区域修饰有部分交叠多元金属半球壳、一部分区域为裸露二氧化硅的不对称微球。