[发明专利]一种双亲性“碗”状Janus纳米粒子及其制备方法

说明书

本发明涉及一种双亲性“碗”状Janus纳米粒子及其制备方法，属于功能高分子材料领域。所述双亲性“碗”状Janus纳米粒子具有亲水基团在内侧，疏水基团在外侧的凹陷的碗状结构，实验通过石蜡掩蔽二氧化硅氨基球的部分氨基进行酰胺反应改性；然后通过蒸馏沉淀聚合对氨基硅球进行不对称修饰制备复合Janus粒子；最后对复合Janus粒子进行刻蚀制备出双亲性“碗”状Janus纳米粒子。本发明具有操作方法简单易行、单分散性良好、稳定性高、结构新颖、能大规模制备等优点。本发明制得的双亲性“碗”状Janus纳米粒子内侧含有大量活性位点，可以作为催化剂的特异性载体广泛应用于双相催化领域，而且在药物释放、生物传感及电子器件设计等领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明属于功能高分子材料领域，具体为一种双亲性“碗”状Janus纳米粒子及其制备方法。

背景技术

Janus粒子表面由于具有不同的形貌或官能团，从而具有不同的理化性质，如亲水/疏水性、正/负电荷、极性/非极性、光或磁性等，在力学、磁学、光学、表面性质等方面表现出各向异性，这些特殊的物理化学特性使Janus粒子在功能材料等领域受到极大关注。其中双亲性Janus粒子一半亲水，一半疏水，具有一般表面活性剂的功能，如降低界面张力、润湿、增溶和乳化等，同时双亲性的 Janus纳米粒子由于兼具Pickering颗粒的特点，具有乳液稳定性高、容易聚集、在油水界面有很强的吸附能力等优点，在药物控制，化学和生物传感器、工业催化剂、光学传感器等领域有很好的应用前景。

目前，双亲性Janus纳米粒子常用的制备方法主要包括三大类：嵌段共聚物的自组装、掩蔽和非对称修饰法、种子乳液聚合和相分离法以及聚合物共沉淀和相分离法。自组装法是指聚合物基本的结构单元自发或在外界条件诱导下形成有序结构的一种方法。相分离法是指互不相溶的两种物质，通过控制某些条件，使其在反应过程中发生相分离进而形成Janus粒子。掩蔽和非对称修饰法是指将待修饰的粒子单层排列在平面上，裸露在外的部分被修饰，而遮挡在里面的部分不被修饰，从而形成Janus粒子的方法。Grünning[G.Burghard，U.Holtschimdt，G. Koerner，Particles，modified at their surfacebyhydrophilic and hydrophobic groups， US patent US4715986A(1984)]等人首次利用100μm的空心珠子制备出外表面疏水，内表面亲水面的双亲性Janus粒子。Chen[Chen，T.；Yang，M.X.；Wang，X.J.； J.Am.Chem.Soc.2008，130，11858.]等利用双亲性嵌段聚合物PS₁₅₄-b-PMAA₆₀，以及疏水和亲水小分子修饰金纳米粒子，在嵌段聚合物的作用下，配体发生微相分离，得到了Au-PS₁₅₄-b-PMAA₆₀的混合Janus粒子。Moore[Jiang，S.；Schultz，M. J.；Moore，J.S.；S.Langmuir 2008，24，10073.]等利用石蜡镶嵌二氧化硅技术，对裸露的二氧化硅表面进行硅烷蒸汽修饰，在另一面用亲水性物质修饰，可以得到双亲性的Janus粒子。Yang[Li，J.L；Liu，J.G.；Yang，Z.Z.；Angew.Chem.Int.Edit. 2011，123，2427.]等利用溶胶凝胶法制备了Janus空心球，分别对球的两侧进行修饰，再将空心球粉碎，就可以得到双亲的无机Janus纳米片。

目前，双亲性纳米粒子的普遍制备方法中，后处理比较复杂，且制备的双亲性粒子容易发生自聚，可用于大规模生产且满足应用要求的制备方法依然很少，因此，寻找合适的制备方法合成粒径尺寸容易控制、单分散性良好、易于大规模工业化生产的双亲性Janus粒子具有重要意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题