[发明专利]一种环状胶体及其制备方法

说明书

一种环状胶体粒子及其制备方法，该环状胶体粒子尺寸范围为从亚微米级到微米级，其直径、高度、内外径差值均可调控，其材料可以是无机物、聚合物和金属，结构上可以是实心结构、核壳结构或空心结构。所述环状胶体粒子的制备方法为；制备一种具有补丁结构的胶体盘状粒子，以该盘状粒子为模板，在其外侧包覆上其他材料，进一步除核后得到环状胶体粒子。该制备方法简单高效，结构稳定可控，可以进行大规模制备，应用前景广泛。

技术领域

本发明涉及一种亚微米到微米级单分散环状胶体粒子，特别涉及这种胶体粒子的制备方法及其直径、高度、内外径差的可调节性。

背景技术

环状粒子由于其特殊的结构使其具有一些同等尺寸的其他粒子所不具有的特殊性质，由于其几何上的高度对称性和结构上的自封闭性使具有独特的物理化学性能和很高的潜在应用价值。比如导电环在磁场作用下可以产生持续电流、等离子共振可以增强和极化导电环的中空区域、磁性环会产生封闭磁通、利用环状结构可以制备晶体管等，因而环状粒子在磁学、光学、药物传输、生物传感器、光电子领域可以发挥独特的性能和应用。然而目前环状粒子的制备方法存在着很大的局限性，文献中报道的方法主要问题有：无法大批量制备、单分散性差、形状控制不好等问题。文献中代表性的制备方法主要有：

(1)Mesoscopic Rings by Controlled Wetting of article ImprintedTemplates，Angew.Chem.Int.Ed.2003,42,4696-470,该文献报道了一种采用模板的可控润湿的方法来制备环状粒子，具体做法是将表面改性的二氧化硅球分散在可聚合的有机溶液中，将该分散液滴在水表面形成单层，然后使该有机溶液聚合，移去粒子，得到一个多孔膜，向膜内注入钛酸乙酯，使其反应生成二氧化钛，再除去聚合物，分离出二氧化钛环。该方法制备过程极其复杂，可控性差，产率不高，其利用二维界面的制备方法显然难以大批量制备。

(2)Direct Fabrication of Monodisperse Silica Nanorings from HollowSpheres-A Template for Core-Shell Nanorings，J.Am.Chem.Soc.2016,138,7005-7015，该文献报道了一种采用对单层中空的二氧化硅球进行离子刻蚀的方法来制备环状粒子。具体做法是先制备聚苯乙烯球，利用法将聚苯乙烯球包覆上二氧化硅，450℃高温煅烧除去聚苯乙烯核后得到中空二氧化硅球，然后将中空二氧化硅球的分散液滴于亲水性的玻璃片上小心制备成单层，再将单层转移到基材上，将该带有单层粒子的基材置于离子刻蚀室进行离子刻蚀，可得到环形二氧化硅粒子。该方法制备出的环状粒子形貌具有局限性，操作方法复杂且可控性差，不能百分百转化成环形粒子，同样，其利用二维界面的制备方法难以大批量制备。

(3)The Preparation of Mesoscopic Rings in Colloidal CrystalTemplates，Angew.Chem.Int.Ed.2005,44,2084-2088，该文献报道了一种利用毛细管力使聚合物在二氧化硅球接触区域聚集的方法来制备环状粒子。具体做法是先将二氧化硅球分散在聚合物前聚体中，移除溶剂，使聚合物固化，则在毛细管力的作用下使聚合物在二氧化硅球接触区域聚集，再除掉二氧化硅球，就可以得到环形聚合物粒子。此方法制备出的环状粒子形貌极其不规则，并且过程难以控制，实际制备起来较困难。

(4)Gold Nanoparticle Coated Carbon Nanotube Ring with Enhanced