[发明专利]一种具有可调表面基团及组分的多功能纳米线及其超组装制备方法

说明书

本发明涉及一种具有可调表面基团及组分的多功能纳米线的超组装制备方法，该方法为：将间氨基苯酚、六亚甲基四胺和十六烷基三甲基溴化铵CTAB加入到水溶液中进行水热反应，得到低聚物‑CTAB亚稳态胶束溶液，将该溶液稀释后加入功能前驱体，继续反应，得到具有可调表面基团及组分的多功能纳米线。该方法以间氨基苯酚为前驱体，以六亚甲基四胺为交联剂和催化剂的前驱体，十六烷基三甲基溴化铵CTAB为模板剂，其他功能组分为后续添加前驱体，通过水热法首先得到预稳定的胶束，随后经过稀释和加入所需功能前驱体，得到具有可调表面基团及组分的纳米线材料。该方法简单易操作，环境友好，可持续性强，可实现规模化生产。

技术领域

本发明涉及多功能纳米材料的制备领域，具体涉及一种具有可调表面基团及组分的多功能纳米线及其超组装制备方法。

背景技术

纳米棒、金属丝、纳米带和纳米管等一维纳米结构具有极高的长径比和表面积大，吸引了大量研究人员的关注。这些一维纳米材料可以采用高温催化工艺、脉冲激光烧蚀、化学气相沉积、气-固-液生长工艺、混合粉末蒸发、外延生长工艺、硬模板等各种技术来合成。然而其严苛复杂的反应条件极大地限制了这些材料的合成和应用，且目前一维材料的组分较为单一，难以原位合成具有可调组分和功能的一维纳米材料。随着人们越来越重视低成本、高通量、高产量和易于生产，模板合成成为合成一维纳米材料的首选方法。

然而，目前要通过软模板法制备一维纳米材料仍然是一个巨大的挑战。同时调控胶束的稳定性以及组分的聚合速率是最大的难点之一，另外，如何精确地调控组分和功能基团也是一个挑战。因此，开发新的软模板技术来制备新型多功能一维纳米材料具有重要的科学和实际意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单易操作，环境友好，可持续性强，可实现规模化生产的具有可调表面基团及组分的多功能纳米线及其超组装制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有可调表面基团及组分的多功能纳米线的超组装制备方法，该方法为：将间氨基苯酚、六亚甲基四胺和十六烷基三甲基溴化铵CTAB加入到水溶液中进行水热反应，得到低聚物-CTAB亚稳态胶束溶液，将该溶液稀释后加入功能前驱体，继续反应，得到具有可调表面基团及组分的多功能纳米线。

上述技术方案中，十六烷基三甲基溴化铵CTAB为模板剂，间氨基苯酚为前驱体，六亚甲基四胺为交联剂和催化剂的前驱体，制备多功能纳米线。

十六烷基三甲基溴化铵CTAB与间氨基苯酚在溶液中将自组装为柱状胶束。随着反应的进行，温度开始升高，六亚甲基四胺将逐渐分解为甲醛和氨，甲醛作为交联剂，氨水作为催化剂。间氨基苯酚和有限的甲醛通过酚醛缩合反应生成低聚物，低聚物进入胶束内部疏水区域稳定胶束，反应一定时间后得到了预稳定的胶束溶液。随后将该溶液进行稀释，加入一定量的目标前驱体，继续进行反应，此时目标前驱体与低聚物共同反应聚合，得到具有不同表面组分和官能团的纳米线。纳米线的表面组分和性质可以通过稀释后添加的前驱体类型进行调控。该方法简单易操作，环境友好，可持续性强，可实现规模化生产，具有很大的应用价值。

进一步地，所述的间氨基苯酚的质量浓度为0.1-100mg/mL，优选2-20mg/mL，进一步优选4-10mg/mL。

进一步地，所述的六亚甲基四胺的质量浓度为0.2-200mg/mL，优选4-50mg/mL，进一步优选10-30mg/mL。

进一步地，所述的十六烷基三甲基溴化铵CTAB的质量浓度为0.1-100mg/mL，优选2-20mg/mL，进一步优选4-10mg/mL。

进一步地，所述的间氨基苯酚、十六烷基三甲基溴化铵CTAB、六亚甲基四胺和功能前驱体的质量比为(0.2-100):(0.2-200):(0.1-100):(0.01-4)。