[发明专利]一种基于莱顿弗罗斯特现象快速制备超粒子的方法

说明书

一种基于莱顿弗罗斯特现象快速制备超粒子的方法，包括以下步骤：将原料分散于溶剂中，超声处理，得分散液；使用微量进样器控制液滴体积，液滴在自身重力的作用下滴加到温度在液滴莱顿弗罗斯特温度以上的热表面上；待溶剂蒸发完毕，收集溶质形成的球形超粒子。本发明大大简化了超粒子的制备过程，适用范围广，可避免有毒溶剂的使用，制备速度快；许多在现有技术中无法制备成超粒子的基础材料，也可以通过本发明方法获得团聚体，从而优化功能性、发现新的性质。

技术领域

本发明涉及一种制备超粒子的方法，具体涉及一种基于莱顿弗罗斯特现象制备超粒子的方法。

背景技术

超粒子使指一类大小尺寸在几十微米到几百微米，由纳米颗粒或微米颗粒组成的团聚体。纳米粒子固有的高比表面积与低质量导致了在多个系统中存在的高迁移率的问题。作为团聚体，超粒子将纳米粒子或微米级粒子组装成更大的实体，便于观察，处理，回收。同时减少了与初级纳米粒子高迁移率相关的危害。作为团聚体，超粒子延续了基础结构的功能性质，例如高比表面积赋予的高催化活性。同时由于协同作用，耦合，共聚赋予了团聚体超越基础颗粒的特殊性能。因此超粒子引起了人们的广泛关注，并显示出特定的结构和广泛的应用前景。

目前开发了很多在溶液中制备超粒子的方法，例如通过动力学/热力学控制制备超粒子。此类方法纳米粒子自组装是由弱相互作用触发的。如氢键，固体疏溶剂相互作用，偶极-偶极相互作用。Shenhar和Rotello在名为Nanoparticles:Scaffolds and buildingblocks的文章中(期刊ACCOUNTS OF CHEMICAL RESEARCH，2003年第36卷第7期549-561页)，演示了在氢键的基础上通过“砂浆”策略成功合成球形超粒子，具体来说，用晶闸矿衍生物官能化的2纳米金纳米晶作为砖，二胺三嗪官能化的聚苯乙烯聚合物作为胶体金纳米晶交联的砂浆，在非极性有机溶剂中，由于固体疏溶剂的相互作用以及三嗪之间的分子内氢键，聚三嗪折叠成致密的结构。

此外有基于模板合成超粒子的方法，组装是通过模板控制，如乳液，微型乳液，嵌段共聚物，或通过微流体制备的液滴。其中嵌段共聚物可以产生巨大和坚韧的囊泡和胶束，这是控制超粒子生长的典型。例如Jenekhe和Chen在名为Self-Assembled Aggregates ofRod-Coil Block Copolymers and Their Solubilization and Encapsulation ofFullerenes的文章中(期刊Science，1998年第279卷第Issue期1903-1907页)，证明了聚苯喹啉块聚苯乙烯-聚苯乙烯共聚物在PPQ的选择性溶剂中形成具有各种形态(球体、小泡、圆柱体和层状)的大聚合物，每个嵌段共聚物链中棒-线圈界面上的酰胺键通过氢键提供强大的分子间相互作用，以提高自组织结构的稳定性，并进一步证明，当球形富勒烯(C60，C70)被溶解到PPQ-PS溶液中时，大量的富勒烯分子被包裹起来形成富勒烯超粒子。

在溶液中制备超粒子的方法、通过动力学/热力学控制制备超粒子或者基于模板的合成，虽然适合大规模生产，但依赖于化学助剂的辅助，涉及一些有毒溶剂，表面活性剂，在工艺后程需将化学助剂从超粒子中分离，而后才可进行相关性能测试，工艺复杂，危害环境，消耗资源。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种基于莱顿弗罗斯特现象快速制备超粒子的方法，该制备方法工艺简单，适用范围广。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下：一种基于莱顿弗罗斯特现象快速制备超粒子的方法，包括以下步骤：

(1)将原料分散于溶剂中，超声处理，得分散液；

(2)使用微量进样器控制液滴体积，液滴在自身重力的作用下滴加到温度在液滴莱顿弗罗斯特温度以上的热表面上；

(3)待溶剂蒸发完毕，收集溶质形成的球形超粒子。