[发明专利]一种可再生二维复合膜、其制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种可再生二维复合膜、其制备方法及应用。所述制备方法包括：提供第一配体、第二配体和金源，所述第一配体具有能够与金源结合的还原性官能团，所述第二配体能够与还原性官能团发生化学交联反应，并且能够发生自聚反应；以所述第一配体原位还原所述金源，形成表面富含还原性官能团的纳米金粒子；以及，使所述第二配体在水/空气界面发生自聚反应，以及，使所述第二配体与所述还原性官能团在水/空气界面发生化学交联反应，形成可再生二维复合膜。本发明的可再生二维复合膜面积可控、稳定性好、易转移，具有良好的自支撑性能和可再生性能，其可用于构建湿度传感器，利用湿度‑光热驱动灯开关，用于人体健康指标的实时监测。

技术领域

本发明涉及一种纳米粒子/高分子复合材料，特别涉及一种纳米金-PEI-多巴胺可再生二维复合薄膜及其制备方法，以及其应用于湿度传感器用于人体健康指标监测中的用途，属于纳米粒子/高分子复合材料技术及应用领域。

背景技术

二维单层纳米金膜在众多领域都有潜在应用，如光电器件、传感、催化、表面增强拉曼光谱(SERS)等。因此二维单层纳米金膜的相关研究至关重要。迄今为止，制备二维单层纳米金膜的方法主要有Langmuir-Blodgett(LB)法(Chem.Res.,2007,40,393-401)、溶剂蒸发法(Nat.Mater.,2006,5,265-270)、电泳沉积法(Langmuir,2013,29,4242-4251)和嵌段共聚物组装法(ACS Appl.Mater.Interfaces,2016,8,22705-22713)。虽然近几十年制备二维纳米金膜的方法已取得了较大的进步，但是这些传统的方法通常比较复杂且浪费时间，同时较难获得宏观大面积的单层纳米金膜。因此，急需寻找一种简单、有效的方法制备高质量、大面积的纳米金单层膜。

最近，界面组装法作为一种自下而上的方法，可高效构建二维纳米金单层膜，已经吸引了广大研究工作者的关注。Yogev等人首次报道了银纳米粒子在二氯甲烷/水界面自组装形成液态金属膜(J.Phys.Chem.,1988,92,5754-5760)。这种组装方法是在互不相容的两相界面处进行的，它同样适用于其他种类的二维纳米粒子单层膜的构筑。然而，界面组装的纳米金膜中粒子之间作用力较弱，存在易破碎、难转移的缺陷，影响其实际应用。宏观二维纳米金单层膜的面积难以调控，导致其可重复性差。此外，界面组装法需要使用挥发性有机溶剂(如甲苯、戊醇、己烷等)作为与水互不混溶的油相，导致环境污染且影响操作者的身体健康。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种可再生二维复合膜及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

本发明的另一目的在于提供所述可再生二维复合膜的应用。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明的一些实施方案之中提供了一种可再生二维复合膜的制备方法，其包括：

提供第一配体、第二配体和金源，其中，所述第一配体具有还原性，且具有能够与所述金源结合的还原性官能团，所述第二配体能够与所述还原性官能团发生化学交联反应，并且能够发生自聚反应；

以所述第一配体作为还原剂和稳定剂原位还原所述金源，形成表面富含还原性官能团的纳米金粒子；以及，使所述第二配体在水/空气界面发生自聚反应，以及，使所述第二配体与所述纳米金粒子表面的还原性官能团在水/空气界面发生化学交联反应，从而诱导宏观二维纳米金单层膜的自组装，形成均一致密的可再生二维复合膜。

本发明的一些实施方案之中还提供了由前述方法制备的可再生二维复合膜。

本发明的一些实施方案之中还提供了一种可再生二维复合膜，其特征在于：所述可再生二维复合膜为金纳米粒子单层膜，所述可再生二维复合膜包含复数个纳米金粒子以及交联网络结构，所述交联网络结构由所述纳米金粒子表面的还原性官能团与第二配体化学交联反应形成，且所述纳米金粒子表面包覆有由第二配体自聚反应形成的包覆膜层。