一种均一对称或非对称性纳米粒子、大尺寸及改性纳米粒子的合成方法技术

本发明专利技术提供了一种均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，涉及纳米粒子合成技术领域。本发明专利技术提供的合成方法包括以下步骤：将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶‑凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段‑无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。本发明专利技术通过控制共聚物的结构和组成，可以得到均一对称或非对称性纳米粒子，操作步骤简便，适宜大规模生产，且合成过程中不会引入有机杂质，便于后期应用。

【技术实现步骤摘要】
一种均一对称或非对称性纳米粒子、大尺寸及改性纳米粒子的合成方法
本专利技术涉及纳米粒子合成
，具体涉及一种均一对称或非对称性纳米粒子、大尺寸及改性纳米粒子的合成方法。
技术介绍
非晶态二氧化硅纳米粒子由于其在化妆品、油漆、药物、牙科和电子学领域的广泛应用而备受关注。在许多应用情况下，需要大小、形状和形貌可控的均匀二氧化硅纳米粒子。尤其是，具有非对称性结构的二氧化硅纳米粒子已成为一类新颖的材料，可用于药物输送、纳米反应器、光学器件和催化。目前，单分散球形二氧化硅纳米粒子可以通过各种湿化学策略合成，例如方法、软模板法和反向微乳液技术。与一步合成对称二氧化硅纳米粒子相比，非对称性二氧化硅纳米粒子的制备通常是基于定向剂的诱导作用，在已合成的种子纳米粒子表面控制二氧化硅不对称成核和生长。目前，这种方法已用于制备具有不同形态的非对称性二氧化硅纳米粒子，例如，由不同有机或无机成分组成的类Janus状纳米粒子(如聚合物/SiO2，Au/SiO2，Fe3O4/SiO2，上转换纳米粒子/SiO2)和具有不同形状的多腔室二氧化硅纳米粒子(branched状和badminton状，daisy状，multipod状)。有机表面活性剂已被广泛用作结构诱导剂，以合成的模板制备多孔或无孔二氧化硅纳米粒子。常用的表面活性剂包括阳离子表面活性剂(如十六烷基三甲基溴化铵)和市售共聚物(如PluronicF127、P124和F108)、实验室合成的共聚物(如PEO-b-PS、PEO-b-PMMA和PAA-b-PMMA)。尽管合成条件稍有变化，但是所有模板合成方法的核心都是分子表面活性剂首先自组装成纳米胶束，随后二氧化硅无机前驱体在胶束模板周围可控水解。表面活性剂胶束的形态多样性使得在调控二氧化硅纳米粒子结构方面具有高度灵活性。然而，这种合成方法需要相对较高浓度的表面活性剂，即高于其临界胶束浓度(CMC)，致使大规模生产的成本提高。此外，胶束模板的使用导致在二氧化硅纳米粒子中引入一定量的有机杂质，且在选择性除去胶束模板后，致使二氧化硅纳米粒子内部产生多孔结构，这些都阻碍了其在无需孔或有机物情况下的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种均一对称或非对称性纳米粒子、大尺寸及改性纳米粒子的合成方法，本专利技术的合成方法适用于制备多种纳米粒子，操作步骤简便，适宜大规模生产，且合成过程中不会引入有机杂质，便于后期应用。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：本专利技术提供了一种均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。本专利技术还提供了一种大尺寸均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯；将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，将所得体系作为种子模板进行二次生长，得到大尺寸均一对称或非对称性纳米粒子。本专利技术还提供了一种改性均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯；将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，将所得体系和有机硅酸盐前驱体混合，得到改性均一对称或非对称性纳米粒子。优选地，所述无规共聚物为聚(丙烯酸类单体-r-苯乙烯)。优选地，所述嵌段-无规共聚物为嵌段-聚(丙烯酸类单体-r-苯乙烯)，所述嵌段-无规共聚物中嵌段包括聚苯乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷或聚叔丁基苯乙烯。优选地，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙基丙烯酸、2-丁基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2-二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸叔丁酯。优选地，所述共聚物溶液的浓度为0.0001～50.0mg/mL；所述氨水和有机溶剂的体积比为7～126:1000；所述氨水的质量浓度为25％。优选地，所述有机溶剂包括四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、三氯乙烯、环己烷、甲基异丁基甲酮、甲基异丙基甲酮、二甲苯、二甲醚、二甲亚砜、苯、2-丁酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇或正丁醇。优选地，所述纳米粒子前驱体和共聚物中丙烯酸类单体的摩尔比为5～1000:1。优选地，所述有机硅酸盐前驱体包括丙基三甲氧基硅烷、7-辛烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷或十八烷基三甲氧基硅烷。本专利技术提供了一种均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。在本专利技术中，共聚物溶解在有机溶剂中，加入氨水使共聚物中丙烯酸类单体去质子化，得到带负电荷的共聚物分子，同时降低丙烯酸类单体在共聚物溶液中的溶解度，由于带电荷片段之间的静电排斥作用，带负电荷的共聚物分子内塌陷形成超小单链纳米粒子，而不是较大的聚集体或者胶束；同时，亲溶剂性苯乙烯片段对丙烯酸类单体片段的屏蔽可以防止共聚物间缔合成具有多条链的胶束，从而形成聚合物单链纳米粒子。聚合物单链纳米粒子作为种子模板用于纳米粒子前驱体水解，在氨水催化作用下，纳米粒子前驱体在聚合物单链纳米粒子种子模板上成核和生长，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子。本专利技术通过控制共聚物的结构和组成，可以得到均一对称或非对称性纳米粒子，操作步骤简便，适宜大规模生产，且合成过程中不会引入有机杂质，便于后期应用。附图说明图1为实施例2制备二氧化硅纳米粒子的合成及结构示意图；图2为实施例1～3的二氧化硅纳米粒子的TEM照片(a-c)和尺寸分布图(d)；图3为Ja本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：/n将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；/n将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；/n将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子；/n所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。/n

【技术特征摘要】
1.一种均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；
将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；
将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子；
所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。


2.一种大尺寸均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯；
将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；
将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，将所得体系作为种子模板进行二次生长，得到大尺寸均一对称或非对称性纳米粒子。


3.一种改性均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：
将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯；
将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；
将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，将所得体系和有机硅酸盐前驱体混合，得到改性均一对称或非对称性纳米粒子。


4.根据权利要求1～3任一项所述的合成方法，其特征在于，所述无规共聚物为聚(丙烯酸类单体-r-苯乙烯)。


5.根据权利要求1～3任一项所述的合成方法，其特征在于，所述嵌段-无规共聚物为...

【专利技术属性】
技术研发人员：聂志鸿，张艳，易成林，吴琪，陶晶，沈晓雪，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海;31