[发明专利]一种自组装PS-COOH微球功能复合膜的制备方法

说明书

一种自组装PS‑COOH微球功能复合膜的制备方法，涉及材料化学领域，通过蜂窝状多孔膜辅助纳米微粒来制备一种功能性有序多孔复合膜，利用水滴模板法制备高度有序多孔膜；然后将有序多孔膜浸入给定尺寸、表面带电荷的纳米粒子的水和乙醇等分散液中，利用蜂窝状多孔膜的亲疏水性，带电微球与本身带有电性的多孔薄膜之间的静电作用以及不同溶液自身的表面张力等多种因素，在多孔膜表面实现对纳米尺度的PS‑COOH微球上的定向自组装，得到功能性有序多孔复合膜。本发明技术工艺简单，制备周期短，效率高，易于控制且重复性好。由于微球表面带有羧基，具有特殊的性质，所以此复合膜有望在生物、化学等多个领域有重要的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料化学领域，具体涉及功能性有序多孔复合膜制备方法。

背景技术

有序多孔材料在催化剂负载，气体传感器件，光电器件，细胞培养基材，吸附或分离介质等领域有重要的应用前景。在经历了前期的方法学体系研究之后，对于水滴模板法的研究在近年来又出现了新的发展趋势与热点，主要集中在蜂窝状有序膜的功能化研究上。先后有研究者通过原位多层次自组装、表面接枝、生物活性分子固定、交联、模板法成膜以及表面填充等多种方法，实现蜂窝状有序膜的功能化。

Wan等以多孔结构为模板，氧化锌纳米线在模板中生长，最后将模板去除得到具有圆形规整结构的有序阵列。将纳米粒子在聚合物溶液与水滴界面自组装，最终可以形成不同的纳米阵列，采用的纳米粒子有二氧化钛（SiO₂）纳米粒子、PS微球等。Yabu等研究发现，呼吸图法制备的蜂窝状有序多孔薄膜的表面，具有高疏油性或高疏水性。高疏水性的蜂窝状有序多孔薄膜经UV-O₃处理后，产生了功能基团，该功能基团改善了蜂窝状有序多孔膜的润湿性，进而可以将聚苯乙烯纳米粒子填充到孔洞中去。但其制备的多孔薄膜工艺复杂、功能性复合膜未有良好的方向选择性。

自组装是一种先进的制备技术，可以方便地在微米或纳米尺度的基底上构筑复杂结构。因此以水滴模板法制备的聚合物有序多孔膜为模板，通过不同表面电荷的纳米粒子的自组装，在被浸润的多孔膜基底表面选择性地修饰无机材质的构筑基元（如纳米粒子、分子），发展基于多种材质构筑基元的功能性复合多孔膜十分重要。

发明内容

本发明目的是提出一种工艺简单的自组装PS-COOH微球功能复合膜的方法。

本发明包括以下步骤：

1）将阴离子聚合物溶解于有机溶剂中配成聚合物溶液，将取聚合物溶液滴于干净载玻片上，以湿度为65～90% 的空气吹拂聚合物溶液表面，待水和聚合物溶液中有机溶剂挥发完毕后，得蜂窝状多孔膜；

2）将所述蜂窝状多孔膜浸入PS-COOH微球溶液后再取出，经干燥后，得自组装PS-COOH微球功能复合膜。

本发明先利用水滴模板法制备高度有序的膜孔直径为200nm～10µm的蜂窝状多孔膜，将其浸入给定尺寸的PS-COOH微球（表面含有羧基的聚苯乙烯微球）的水或乙醇分散液中，利用蜂窝状多孔膜的亲疏水性，带电微球与本身带有电性的多孔薄膜之间的静电作用以及不同溶液自身的表面张力等多种因素，在多孔膜表面实现对纳米尺度的PS-COOH微球上的定向自组装，得到功能性有序多孔复合膜。

本发明所述的多孔膜是用水滴模板法制备的，所用的材料为聚合物材料，多孔膜直径大于纳米粒子直径，所用的纳米粒子为单分散颗粒，颗粒直径为100nm～200nm。

本发明中所用到的模板制备、合成功能性有序多孔复合膜步骤，工艺简单，制备周期短，效率高，易于控制且重复性好的特点。可以生长多种功能性有序多孔膜，并且适用于多种粒径和种类的纳米粒子的自组装，是一种高度有序选择性分布纳米粒子的普适性方法。由于微球表面带有羧基，可用来负载抗体，所以此复合膜有望在生物传感器上测定抗原浓度领域有重要的应用前景。