一种二维聚合物核壳结构纳米线网络涂层的制备方法技术

本发明专利技术属于纳米材料技术领域，具体为一种二维聚合物核壳结构纳米线网络涂层的制备方法。本发明专利技术首先利用两亲性嵌段聚合物聚（乙二醇）‑b‑聚（4‑乙烯基吡啶）（或疏水的胺类聚合物）与DNA在质子化的水和良溶剂溶液中形成纳米线，然后离心纯化，溶解于甲醇溶液中；将纳米线甲醇溶液滴加在基片表面，甲醇溶液迅速铺展覆盖表面，甲醇溶液中的纳米线随着溶液而铺展，然后，旋涂挥发多余的溶液，可以形成均匀的纳米线网络涂层。该制备聚合物纳米线网络涂层的方法简单高效，且可以在不同的表面形成涂层，为不同表面改性以及制备复合二维材料提供了新的前景。

Preparation method of two dimensional polymer core shell nanowire network coating

The invention belongs to the technical field of nanomaterials, in particular to a preparation method of a two-dimensional polymer core-shell structure nanowire network coating. The invention firstly uses amphiphilic block polymer poly (ethylene glycol) b_poly (4_vinylpyridine) (or hydrophobic amine polymer) and DNA to form nanowires in protonated water and good solvent solution, then centrifuges and purifies the nanowires, dissolves them in methanol solution, drops the nanowires methanol solution onto the substrate surface, and methanol dissolves. The solution spreads rapidly to cover the surface. The nanowires in methanol solution are spread along with the solution. Then the superfluous solution is spin-coated to form a uniform nanowire network coating. The method of preparing polymer nanowire network coating is simple and efficient, and the coating can be formed on different surfaces, which provides a new prospect for different surface modification and preparation of composite two-dimensional materials.

【技术实现步骤摘要】
一种二维聚合物核壳结构纳米线网络涂层的制备方法
本专利技术属于纳米材料
，具体涉及二维聚合物核壳结构纳米线网络涂层的制备方法。
技术介绍
在自然界中，生物体的表面对其生存非常重要，比如：变色龙根据环境而变色适应环境保护自己；植物的表皮保护着其内部组织结构等。同样地，人为加工材料的表面性能也非常重要，影响着材料的美观和使用，比如：在家具的表面喷漆，既可以保持美观，又可以保护家具的内部材料；战斗机的隐身来源于其隐身涂层，该涂层可以减弱对雷达的反射等，因此，对材料的表面进行改性或者进行涂覆另一种材料得到复合材料很重要。在很多研究中，研究者可对表面进行涂覆，使材料具有不同的性能，比如：抗紫外线、抗辐射、抗静电等性能；也有在一种表面涂覆另一种材料得到复合材料，在导电、传感等领域具有好的应用。受到自然界贝壳中粘性蛋白结构的启发，利用类似结构的多巴胺分子的自聚，可以将不同表面浸泡在多巴胺的溶液中，在碱性条件下，可以在不同的表面涂覆一层聚多巴胺，表面可以为：惰性金属、氧化物、聚合物、半导体陶瓷等（Science,2007,318,426-430），但这种涂层得到的是无空隙的聚合物涂层，无法调控聚多巴胺涂覆的密度。通过在表面涂覆银纳米线，可以获得导电且透明的复合材料，但是金属纳米线制备相对困难，柔性相对较差，溶解性较差，不利于制备单层涂覆，而且涂覆的均匀性也较差（J.Am.Chem.Soc.2017,139,9921-9926；small2015,11,306–3）。不同于金属纳米线，柔性聚合物纳米线在溶剂中具有很好的溶解性，分散性很好，便于后续的均匀涂覆和铺展，而且具有核壳结构的聚合物纳米线具有杂化的能力，为应用带来更多可能性。因此，发展一种二维聚合物核壳结构纳米线涂层的高效制备方法非常重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种二维聚合物核壳结构纳米线网络涂层的高效制备方法。本专利技术提供的二维聚合物核壳结构纳米线网络涂层的制备方法，是嵌段共聚物形成柔性的聚合物纳米线后，在不同表面铺展从而得到的聚合物纳米线网络，具体步骤为：（1）首先，将一定量的两亲性嵌段聚合物溶于良溶剂中；加入一定量的质子化的水；再加入一定量的DNA水溶液，混合3-8小时；再加入足量的水形成纳米线，稳定1-72小时；加入交联剂交联，得到稳定存在的柔性聚合物纳米线；（2）纯化柔性聚合物纳米线：使用超速离心机离心纳米线，然后将其溶解于甲醇中，离心溶解3-4次；（3）制备二维聚合物纳米线网络：配置合适浓度的纳米线甲醇溶液，取一定量的甲醇溶液滴加在基片表面，甲醇溶液迅速铺展覆盖表面，甲醇溶液中的纳米线随着溶液而铺展；旋涂挥发多余的溶液，得到二维聚合物纳米线网络涂层。其中，所述的嵌段聚合物为聚（乙二醇）-b-聚（4-乙烯基吡啶）或疏水的胺类聚合物，亲水段为聚（乙二醇），分子量为2000-20000，疏水段为聚（4-乙烯基吡啶）或疏水的胺类聚合物，分子量在3000-20000之间。本专利技术步骤（1）中，制备柔性聚合物纳米线所用的良溶剂为甲醇或胺类聚合物的良溶剂，所述质子化的水为二氧化碳饱和的水。本专利技术步骤（1）中，制备柔性聚合物纳线所用DNA为lambdaDNA（平均碱基对数为48kbp），或者为多分散DNA（平均碱基对数为20kbp），优选lambdaDNA，DNA碱基对数较多，是为了得到较长的聚合物纳米线。本专利技术步骤（1）中，聚合物的加入量与DNA的加入质量比例为80/1-10/1之间，优选20/1-10/1，聚合物纳米线交联所用交联剂为1,4-二溴丁烷，交联程度为10%-100%之间。本专利技术步骤（1）中，所述的聚合物纳米线是一种具有核壳结构的聚合物纳米线，长度在几个微米到十几个微米之间（例如为4微米到15微米之间）。本专利技术步骤（2）中，纯化柔性聚合物纳米线时，离心机转速在8000转/分钟-16000转/分钟，优选12000转/分钟-15000转/分钟，离心是为了将存在的胶束和短的纳米线除去，保留长的纳米线。本专利技术步骤（3）中，制备二维聚合物纳米线网络所用甲醇溶液浓度可以在0.05mg/mL-0.2mg/mL，甲醇溶液用量在2.5微升/立方厘米-5微升/立方厘米；旋涂的转速在400转/分钟-3000转/分钟。本专利技术步骤（3）中所述基片为硅片、玻璃片或云母等。本专利技术步骤（3）中，长纳米线在铺展过程中，因为互相之间有缠结而连续在一起形成二维连续的网络。本专利技术步骤（3）中，该聚合物纳米线溶剂溶解性很好，涂层可以为单层纳米线，可以很好控制涂层中纳米线的密度。本专利技术的优点为：（1）该方法可以方便的制备单层纳米线涂层；（2）该方法可以大面积制备聚合物纳米线涂层；（3）该方法可以在不同表面涂覆，具有很好的应用范围。附图说明图1是实施例1中0.2mg/mL的PEG113-b-P4VP76/lambdaDNA纳米线在硅片表面形成二维网络涂层。图2是实施例1中0.1mg/mL的PEG113-b-P4VP76/lambdaDNA纳米线在硅片表面形成二维网络涂层。图3是实施例1中0.05mg/mL(c)的PEG113-b-P4VP76/lambdaDNA纳米线在硅片表面形成二维网络涂层。图4是实施例2中0.2mg/mL的PEG113-b-P4VP76/lambdaDNA纳米线在玻璃片表面形成二维网络涂层。图5是实施例3中0.05mg/mL(c)的PEG113-b-P4VP76/lambdaDNA纳米线在云母片表面形成二维网络涂层。图6是实施例4中0.1mg/mL的PEG113-b-P4VP90/多分散DNA纳米线在硅片表面形成二维网络涂层。具体实施方式实施例1、PEG113-b-P4VP76/lambdaDNA纳米线在硅片表面形成二维网络涂层配置2mL2mg/mLPEG113-b-P4VP76甲醇溶液，逐滴加入3mL饱和二氧化碳水，接着滴加入1mL0.2mg/mLlambdaDNA水溶液，充分搅拌4h后，加入14mL二氧化碳水。搅拌稳定24h后加入1μL1,4-二溴丁烷交联48h。在12000rpm下离心三次，甲醇溶解。然后稀释至浓度为0.2mg/mL、0.1mg/mL和0.05mg/mL，各取2.5微升甲醇溶液滴加在1平方厘米的硅片上，400转/分钟旋涂15s，3000转/分钟，旋涂45s。电镜观察。实施例2、PEG113-b-P4VP76/lambdaDNA纳米线在玻璃片表面形成二维网络涂层配置2mL2mg/mLPEG113-b-P4VP76甲醇溶液，逐滴加入3mL饱和二氧化碳水，接着滴加入1mL0.2mg/mLlambdaDNA水溶液，充分搅拌4h后，加入14mL二氧化碳水。搅拌稳定24h后加入1μL1,4-二溴丁烷交联48h。在12000rpm下离心三次，甲醇溶解。然后稀释至浓度为0.2mg/mL，取2.5微升甲醇溶液滴加在1平方厘米的玻璃片上，400转/分钟旋涂15s，3000转/分钟，旋涂45s。电镜观察。实施例3、PEG113-b-P4VP76/lambdaDNA纳米线在云母片表面形成二维网络涂层配置2mL2mg/mLPEG113-b-P4VP76甲醇溶液，逐滴加入3mL饱和二氧化碳水，接着滴加入1mL0.2mg/mLlambdaDNA水溶液，充分搅拌4h本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种二维聚合物核壳结构纳米线网络涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）首先，将两亲性嵌段聚合物溶于良溶剂中；加入质子化的水；再加入DNA水溶液，混合3‑8小时后加入足量的水形成纳米线，稳定1小时‑72小时；加入交联剂交联，得到稳定存在的柔性聚合物纳米线；（2）纯化柔性聚合物纳米线：使用超速离心机离心纳米线，然后溶解于甲醇中，离心溶解3‑4次；（3）制备二维聚合物纳米线网络：配置合适浓度的纳米线甲醇溶液，取甲醇溶液滴加在基片表面，甲醇溶液迅速铺展覆盖表面，甲醇溶液中的纳米线随着溶液而铺展；旋涂挥发多余的溶液，得到二维聚合物纳米线网络涂层；其中，所述的嵌段聚合物为聚（乙二醇）‑b‑聚（4‑乙烯基吡啶）或疏水的胺类聚合物，亲水段为聚（乙二醇），分子量为2000‑20000，疏水段为聚（4‑乙烯基吡啶）或疏水的胺类聚合物，分子量在3000‑20000之间。

【技术特征摘要】
1.一种二维聚合物核壳结构纳米线网络涂层的制备方法，其特征在于，具体步骤为：（1）首先，将两亲性嵌段聚合物溶于良溶剂中；加入质子化的水；再加入DNA水溶液，混合3-8小时后加入足量的水形成纳米线，稳定1小时-72小时；加入交联剂交联，得到稳定存在的柔性聚合物纳米线；（2）纯化柔性聚合物纳米线：使用超速离心机离心纳米线，然后溶解于甲醇中，离心溶解3-4次；（3）制备二维聚合物纳米线网络：配置合适浓度的纳米线甲醇溶液，取甲醇溶液滴加在基片表面，甲醇溶液迅速铺展覆盖表面，甲醇溶液中的纳米线随着溶液而铺展；旋涂挥发多余的溶液，得到二维聚合物纳米线网络涂层；其中，所述的嵌段聚合物为聚（乙二醇）-b-聚（4-乙烯基吡啶）或疏水的胺类聚合物，亲水段为聚（乙二醇），分子量为2000-20000，疏水段为聚（4-乙烯基吡啶）或疏水的胺类聚合物，分子量在3000-20000之间。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述良溶剂为甲醇或胺类聚合物的良溶剂，所述质子化的水为二氧化碳饱和的水。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈道勇，王伟冲，李嫣然，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：上海,31