[发明专利]一种两侧浸润性非对称的纳米通道的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种两侧浸润性非对称的纳米通道的制备方法。该纳米通道具有离子整流效应，而且紫外光能够门控离子的传输。属于功能材料技术领域。

背景技术

细胞膜上的离子通道对生物体进行一系列生命活动起着至关重要的作用，其特殊的结构和功能引起了国内外学者的广泛关注。人们模仿生物体离子通道制备出了不同形貌和功能的人工纳米通道，并且这些纳米通道在设计和制备新型传感器、纳流设备以及DNA的检测等领域都表现出了一定的应用空间，参见参考文献[1-3]。参考文献[1]：R.Wei,V.Gatterdam,R.Wieneke,R.Tampéand U.Rant,Stochastic sensing of proteins with receptor-modified solid-state nanopores.Nat.Nanotechnol.,2012,7,257–263.参考文献[2]：Q.Zhang,Z.Liu,X.Hou,X.Fan,J.Zhai and L.Jiang,Light-regulated ion transport through artificial ion channels based on TiO₂nanotubular arrays.Chem.Commun.,2012,48,5901–5903.参考文献[3]：S.Iqbal,D.Akin,R.Bashir,Solid-state nanopore channels with DNA selectivity.Nat.Nanotechnol.,2007,2,243–248.

与生物孔道相比，人工纳米通道材料不仅具有生物材料不能满足的稳定物理性质，而且具有形状和表面化学组成的可控性，这样就为设计和开发智能纳米通道提供了良好的研究平台。一般来说，构筑仿生纳米通道的主要思路就是实现通道的非对称性。目前，常见的人工仿生纳米通道的非对称性主要包括结构非对称、表面化学组成非对称、内部电荷分布非对称等。

发明内容

本发明的主要目的在于提出一种纳米通道新的非对称修饰方法，制备出了一种两侧浸润性非对称的纳米通道，实现了纳米通道的离子整流效应，并且可以通过光照调节来门控离子的传输。

本发明采用溶剂蒸发诱导自组装的方法，将前驱体、模板剂、有机溶剂等反应物搅拌混合并陈化形成凝胶，将凝胶悬涂在多孔阳极氧化铝（AAO）基底上；干燥处理后，在300～500°C温度下煅烧1～4小时得到以AAO为基底的氧化物介孔薄膜；最后，在纳米管膜的内部和表面都修饰具有超疏水功能的分子；通过紫外光照射使氧化物介孔薄膜一侧的超疏水功能分子分解来改变浸润性，而AAO一侧始终保持超疏水状态，即可得到两侧浸润性非对称的纳米通道。

本发明提供一种两侧浸润性非对称的纳米通道的制备方法，以重量百分比计，该方法的具体步骤包括：

第一步，以多孔阳极氧化铝为基底，在基底一侧制备氧化物介孔薄膜：

如果所述的氧化物介孔薄膜为二氧化钛介孔薄膜，则制备步骤为:

(1)在室温下，将1～5%的模板剂溶于50～70%有机溶剂中，形成第一混合液；将10～30%的一种钛源与10～20%的浓盐酸（36wt%）搅拌混合，或者将10～20%的四氯化钛与20～40%的钛源搅拌混合，形成第二混合液。上述第一混合液和第二混合液中各组分的重量百分比之和为100%。

(2)将上述两种第一混合液和第二混合液混合搅拌2～5小时；在温度为10～30°C，湿度30～100%的条件下静置1～3天，得到凝胶。

(3)将上述凝胶悬涂在多孔阳极氧化铝（AAO）基底上；在40～100°C下干燥处理后于300～500°C温度下煅烧1～4小时得到以AAO为基底的二氧化钛介孔薄膜。

如果所述的氧化物介孔薄膜为氧化锌介孔薄膜，则制备步骤为：

(a)室温下，将4～5%的醋酸锌溶解于50～60%的乙醇中，剧烈搅拌下加入2～3%的模板剂使之溶解，形成第一混合液；将2～4%的氢氧化锂溶解于30～40%的乙醇，形成第二混合液。上述第一混合液和第二混合液中各组分的重量百分比之和为100%。

(b)将上述两种第一混合液和第二混合液混合搅拌2～3小时，搅拌温度60°C；然后在温度为20～30°C，湿度30～40%的条件下静置1～2天，得到凝胶；

(c)将上述凝胶悬涂在多孔阳极氧化铝基底上；在60～100°C下干燥处理后于300～400°C温度下煅烧1～3小时得到氧化锌介孔薄膜。