[发明专利]纳米胶体马达及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米胶体马达及其制备方法。马达为开口状球形铂壳的壳直径≤500nm、壳厚为5‑30nm，壳外覆有厚5‑20nm的银壳或金壳；方法为先将胶体球置于基底上形成单层密排胶体晶体模板后对其加热，得到胶体球与基底固接的单层密排胶体晶体模板，再对其进行等离子体刻蚀，得到胶体球与基底固接的单层非密排胶体晶体模板，接着，先于单层非密排胶体晶体模板上依次蒸镀铂层、银层或金层，再使用物理的方法将单层非密排胶体晶体模板上的表面依次覆有铂壳、银壳或金壳的胶体球与基底分离后，置于溶剂或煅烧中去除胶体球，制得目的产物。它的尺寸小、运动方向单一且空心，可极易于广泛地商业化应用于药物靶向运动、物质输运、离子检测、污水治理等领域。

技术领域

本发明涉及一种胶体马达及制备方法，尤其是一种纳米胶体马达及其制备方法。

背景技术

胶体马达是一类能将周围环境中的能量——化学能、电磁能、热能、声能等转化为自身运动的活性胶体颗粒，其常见形态有阴阳型(Janus)球形粒子、纳米管、纳米线以及纳米棒等，驱动能量的来源有化学驱动和非化学驱动两类。经过近十年的探索，胶体马达在药物靶向运动、物质输运、离子检测、污水治理等方面得到了应用。近期，人们为了获得胶体马达，作了一些有益的尝试和努力，如题为“Non-Gaussian statistics for the motion ofself-propelled Janus particles:experiment versus theory”，Physical Review EStatistical Nonlinear&Soft Matter Physics，2013，88(3):032304.(“自驱动Janus颗粒运动的非高斯统计实验与理论研究”，《物理评论E-统计非线性及软材料物理》2013年第88卷第3期)的文章。该文中提及的胶体马达——自驱动Janus颗粒为SiO₂微球的上半表面覆有铂膜；其制备方法为先将涂敷在硅片上的SiO₂微球的水溶液加热烘干，得到在硅片表面形成紧密排布的SiO₂单层微球，再利用电子束蒸发镀膜工艺在SiO₂微球的上半表面蒸镀约7nm厚的铂膜，获得Janus不对称结构的产物。这种产物虽可用作胶体马达，却和其制备方法都存在着不足之处，首先，由于SiO₂微球的直径高达2μm，致使产物的尺寸较大，制约了应用的场合；其次，暴露在外表面的铂膜使催化过氧化氢生成的气泡较分散，导致马达受力不均匀而使其运动较复杂；再次，SiO₂微球的存在限制了马达的应用；最后，制备方法不能获得尺寸小、运动方向单一和空心结构的产物。

发明内容

本发明要解决的技术问题为克服现有技术中的不足之处，提供一种尺寸小、运动方向单一且空心的纳米胶体马达。

本发明要解决的另一个技术问题为提供一种上述纳米胶体马达的制备方法。

为解决本发明的技术问题，所采用的技术方案为，纳米胶体马达包括开口状球形铂壳，特别是：

所述开口状球形铂壳的壳直径≤500nm；

所述开口状球形铂壳的壳厚为5-30nm；

所述壳厚为5-30nm的开口状球形铂壳的壳外覆有银壳或金壳；

所述银壳或金壳的壳厚为5-20nm。

作为纳米胶体马达的进一步改进：

优选地，银壳外覆有金壳，或金壳外覆有银壳。

为解决本发明的另一个技术问题，所采用的另一个技术方案为，上述纳米胶体马达的制备方法包括模板法，特别是完成步骤如下：

步骤1，先将球直径为50-500nm的胶体球置于基底上形成单层密排胶体晶体模板，再将单层密排胶体晶体模板置于70-90℃下至少8min，得到胶体球与基底固定连接的单层密排胶体晶体模板；