[发明专利]一种用于水溶性纳米粒子选择性分离的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种水溶性纳米粒子选择性分离的方法。该技术能够按照纳米粒子的尺寸或维度进行选择性分离。与传统分离技术相比，该技术不但有效避免了传统分离过程中纳米粒子聚集引起表面修饰恶化、光电性质改变、微粒存在状态改变等缺点，而且无需使用传统水溶性纳米粒子分离技术必需的浓缩、离心、再分散等复杂操作步骤。

背景技术

由于独特的尺寸以及维度依赖的光电性质，纳米粒子目前已广泛应用于发光二极管，激光，太阳能电池，生物标记、生物成像等领域。受到合成方法的限制，纳米粒子的尺寸及尺度往往不均匀，导致其光电性质也不相同。因此，将不同维度和尺寸的纳米粒子进行分离具有重要意义。例如，一维的纳米线往往由零维的量子点通过以种子为媒介的溶液-液-固相生长、导向吸附、动力学导致的各向异性生长等方式制备出来的。所制备的一维纳米线中往往同时含有很多零维量子点，导致产物的光电性质不一致。

目前常见的水溶性纳米粒子的分离技术主要有醇致选择性分离、盐致选择性分离技术等。这些技术都是通过降低水溶性纳米粒子表面电荷使其聚集并沉淀出来，然后重新分散在合适溶剂中实现分离的。由于水溶性纳米粒子表面具有很多自由的官能团，在聚集过程中这些自由官能团会通过二次配位方式与周围纳米粒子形成网络状结构。当这种聚集体再次分散在水中时，纳米粒子在溶液中的存在状态、表面配体修饰状况等均发生不同程度的改变，进而导致分离前后纳米粒子光电性质有所差异。此外，传统分离技术通常需要使用浓缩、离心、再分散等实验操作，不仅浪费能源也耗时耗力。

基于水溶性纳米粒子分离技术的现状，我们提出了一种可以将不同维度以及不同尺寸的水溶性纳米粒子进行选择性分离的新技术。该技术无需使纳米粒子聚集就可以实现分离，不仅避免了传统水溶性纳米粒子分离技术中粒子聚集引起表面修饰恶化、光电性质改变、微粒存在状态改变等缺点，也无需使用浓缩、离心、再分散等复杂且耗时的操作步骤。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种用于水溶性纳米粒子选择性分离的方法，可以将不同维度以及不同尺寸的水溶性纳米粒子进行选择性分离。

技术方案：本发明是通过配制合适种类与浓度的表面活性剂的油相溶液，将水相中小尺寸的纳米粒子萃取油相中、大尺寸纳米粒子残留在水相中，从而实现不同尺寸或维度水溶性纳米粒子的选择性分离，具体方案如下：

a）. 表面活性剂的选取：选择与所分离纳米粒子带相反电荷的离子型表面活性剂作为萃取剂；对于负电性水溶性纳米粒子，选取含胺类官能团的表面活性剂；对于正点性纳米粒子，选择含酸类官能团的表面活性剂； 

b）. 水溶性纳米粒子的分离：将所述表面活性剂分散在油相溶液中，通过萃取办法将水相中小尺寸纳米粒子萃取的油相，保留大尺寸纳米粒子在水相，从而实现分离。

所述的表面活性剂，在分离一维和零维纳米粒子混合物时，该表面活性剂亲水亲油平衡值为8-12，分离不同尺寸零维纳米粒子时表面活性剂亲水亲油平衡值为14-18。

有益效果：本发明中水溶性纳米粒子选择性分离的新技术具有以下几个优点：

（a） 分离过程中水相纳米粒子保持原有分散状态，不会发生聚集。有效避免了传统分离方法中由于纳米粒子聚集引起的粒子光学性质、存在状态、表面配体修饰状态的改变。

（b） 这种分离技术无需使用传统分离技术中浓缩、离心、再分散等操作，实现了分离过程的省时省力、节省能源、操作简单。

具体实施方式

1）. 合适种类与浓度油相溶液的选取与配制：

a)表面活性剂种类选取应遵循三个原则：一，选择离子型表面活性剂，且必须与水溶性纳米粒子具有相反电性。如对于负电性水溶性纳米粒子选取带正电性的胺类分子，而对于正点性纳米粒子选择带负电性的酸类分子。二，表面活性剂分子具有合适的亲水亲油平衡值。分离不同尺寸零维纳米粒子时亲水亲油平衡值为14-18的表面活性剂效果较好。分离一维和零维纳米粒子混合物时亲水亲油平衡值为8-12的表面活性剂效果较好。

b)表面活性剂浓度的选取原则：一，浓度上限为其最低临界胶束浓度值。二，浓度下限等于水溶性纳米材料配体分子浓度。

2）. 水溶性纳米粒子的分离。

根据所分离纳米粒子情况不同，选择合适的含表面活性剂的油相溶液将小尺寸纳米粒子萃取到油相溶液中，把大尺寸纳米粒子留在水相中从而实现分离。