[发明专利]一种二维Janus纳米材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种二维Janus纳米材料及其制备方法。本发明二维Janus纳米材料通过交联在二维结构模型上自组装嵌段共聚物制备得到。它的制备方法，包括如下步骤：1)在二氧化硅球表面生长金属颗粒，然后用烷基硅烷改性上述二氧化硅球；然后除掉上述改性后的二氧化硅球上的金属颗粒并负载咪唑基团，得到模板A；2)将嵌段共聚物和所述模板A混合，在极性有机溶剂中进行自组装，然后加入交联剂进行交联反应，即得到所述二维Janus纳米材料。本发明二维Janus纳米材料的化学组成可调，厚度可调，外径可调；其制备方法具有简便、成本低、微结构调节方便等优点。本发明能够实现快速、批量化制备组成和结构精确调控的具有多重潜在功能性的Janus材料。

技术领域

本发明涉及一种二维Janus纳米材料及其制备方法，属于高分子领域。

背景技术

Janus原意是古罗马神话的双面神。1991年，de Gennes首次在高分子领域提出Janus的概念，用以描述那些由两种化学和物理性质不同的材料组成的颗粒(de Gennes,P.G.Soft Matter.Science.1992,256(5056),495-497)。具有多功能性特点的Janus材料是新材料，在诸多领域具有重要的应用前景。现有制备二维Janus纳米材料的方法仍然存在诸多问题。制备二维片状材料常用的粉碎法(Walther,A.；Andre,X.；Drechsler,M.；Abetz,V.；Mueller,A.H.E.Janus Discs.Janus Discs,J.Am.Chem.Soc.2007,129,6187-6198.)虽能实现Janus结构，但形状、大小难以控制。自组装法(Deng,R.H.；Liang,F.X.；Zhou,P.；Zhang C.L.；Qu,X.Z.Wang,Q.；Li,J.L.；Zhu,J.T.and Yang,Z.Z.Janus Nanodisc ofDiblock Copolymers.Adv.Mater.2014,26,4469-4472.)虽然得到圆形Janus纳米片，但尺寸不均一。制备二维环状材料常用的印刷法(McLellan,J.M.；Geissler,M.；Xia,Y.N.EdgeSpreading Lithography and its Application to the Fabrication of MesoscopicGold and Silver Rings,J.Am.Chem.Soc.2004,126,10830-10831.)成本高。刻蚀法(Xu,H.；Goedel,W.A.Mesoscopic Rings by Controlled Wetting of Particle ImprintedTemplates,Angew.Chem.,Int.Ed.2003,42,4696-4700.)无法制备纳米级别的环。而且这些方法都未制备出具有Janus结构的纳米环，也无法制备片状材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种二维Janus纳米材料及其制备方法，本发明二维Janus纳米材料的化学组成可调，厚度可调，外径可调；其制备方法具有简便、成本低、微结构调节方便。

本发明提供的一种二维Janus纳米材料，该二维Janus纳米材料通过交联在二维结构模型上自组装嵌段共聚物制备得到。

上述的二维Janus纳米材料中，所述二维结构模型呈圆盘状或圆环状；

所述二维Janus纳米材料的粒径可为10～50nm，优选20～30nm。

上述的二维Janus纳米材料中，所述嵌段共聚物包括聚丙烯酸-聚苯乙烯嵌段共聚物或聚苯乙烯磺酸钠-聚苯乙烯嵌段共聚物；

所述聚丙烯酸-聚苯乙烯嵌段共聚物的嵌段比可为1:0.2～12，具体可为1:12、9:2.3、9.8:2.3、1:1或1:0.23～12；所述聚苯乙烯磺酸钠-聚苯乙烯嵌段共聚物的嵌段比可为1:0.2～12，具体可为9:2、1:12。

本发明还提供了上述的二维Janus纳米材料的制备方法，包括如下步骤：