一种两亲性Janus SiO2纳米粒子的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种两亲性Janus SiO2纳米粒子的制备方法。本发明专利技术的技术方案：首先，以纳米SiO2、硅烷偶联剂A‑151为原料，疏水化改性纳米SiO2；然后，在聚苯乙烯树脂的熔点温度下，将疏水纳米SiO2的一部分沉积在聚苯乙烯树脂中，通过空气等离子体刻蚀纳米SiO2裸露的一部分，将粒子疏水基团刻蚀为亲水基团。最后，用有机溶剂溶解聚苯乙烯，释放粒子得到两亲性Janus SiO2纳米粒子。本发明专利技术的优点在于用简单、方便的方法制备高度不对称的两亲性SiO2纳米粒子，并且这种方法对环境污染小，还具有很高的通用性，可以对各种粒子的表面进行修饰。

【技术实现步骤摘要】
一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法
本专利技术涉及一种不对称纳米粒子的制备方法，具体涉及一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法。
技术介绍
Janus粒子主要是由其粒子两半球表面的化学基团不同而导致其不对称结构，如亲水/疏水、极性/非极性、正电荷/负电荷等。对于亲水/疏水纳米粒子由于它的几何形态和表面化学效应决定了其拥有优异的组装结构和界面吸附行为性能，使其在表面活性剂、催化剂、医学领域功能涂层以及生物传感器等具有潜在的应用前景。但同样决定了其制备方法比较困难，对于两亲性Janus粒子，热力学稳定性的要求，使其表面自由能趋向于最低，导致最终粒子极易形成具有均匀表面和能量最低的球形粒子。所以，采用传统合成粒子的方法是很难得到两亲性Janus粒子。目前，Janus粒子的制备方法有Pickering乳液法、模板法、细乳液法、乳液相分离、微流体法等。在众多的制备方法中，微流体技术具有良好的单分散性和较高的可控性，但需要特殊的设备。由于大部分流体通道的尺寸相对较大，所得到的Janus粒子粒径也较大；Pickering乳液法制备的样品通常形貌不好、粒径不够均一；而模板法由于具有较高的稳定性和良好的窄间限域作用，能严格地控制纳米材料的大小和形貌，可以制备出形貌比较规整、性能优良的两亲性Janus粒子，并且这种方法对环境污染小，还具有很高的通用性，可以对各种粒子的表面进行修饰。因此，本专利技术采用一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法，该制备方法简单、方便还具有很高的通用性，而且制备出的两亲性Janus粒子的形貌比较规整、性能优良，解决了其他制备方法所面临的粒径也较大、形貌不好、粒径不够均一的问题。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：步骤一：以纳米SiO2、硅烷偶联剂A-151为原料，疏水化改性纳米SiO2；步骤二：用有机溶剂稀释聚苯乙烯树脂，将稀释好的聚苯乙烯溶液旋涂在聚四氟乙烯板上；步骤三：用无水乙醇溶解疏水化纳米SiO2，然后将其旋涂在聚苯乙烯树脂膜上，在聚苯乙烯的熔点温度下让纳米SiO2一部分沉积在聚苯乙烯树脂中；步骤四：用空气等离子体刻蚀将纳米SiO2裸露的一部分的疏水基团刻蚀成亲水基团；用四氢呋喃将聚苯乙烯树脂溶解，释放粒子得到两亲性JanusSiO2纳米粒子。进一步的，一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法，具体步骤如下：步骤一：首先，将2.000质量份的纳米SiO2溶于70.000质量份的去离子水中，超声10min得到纳米SiO2溶液；再将2.000-8.000质量份的硅烷偶联剂A-151溶于70.000质量份的无水乙醇中，搅拌得到A-151溶液；然后，将超声得到的纳米SiO2溶液加入到250mL的三口烧瓶中，并加入A-151溶液，接着在常温下进行搅拌反应，得到乳白色悬浮液。最后离心、干燥得到疏水化的纳米SiO2。步骤二：用5.000-15.000质量份的二氯甲烷稀释5.000质量分的聚苯乙烯树脂，将稀释好的聚苯乙烯溶液旋涂在聚四氟乙烯板上；步骤三：将0.100-1.000质量份的纳米SiO2溶解于20.000质量分的无水乙醇中，超声分散10min；然后将其旋涂在聚苯乙烯树脂膜上，利用聚苯乙烯的熔点温度，在90℃放置10min，240℃放置15min。使得疏水纳米SiO2的一部分沉积在聚苯乙烯树脂中；步骤四：用空气等离子体刻蚀10min，将纳米SiO2裸露的一部分的疏水基团刻蚀成亲水基团；用四氢呋喃洗涤数次，将聚苯乙烯树脂溶解，释放粒子得到两亲性JanusSiO2纳米粒子。进一步地，步骤一中，搅拌的速率为30r/min，搅拌反应的时间为24h。进一步地，步骤四中，空气等离子体刻蚀的时间为5min-15min。与现有技术相比，本专利技术具有的有益效果：本专利技术所公开了一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法，具有类表面活性剂的作用，这种颗粒乳化剂可以使表面活性增加油-水界面张力显著降低至51.3mN/m，具有其乳化能力和界面稳定性，并且这种方法制备工艺简单、方便；并且对环境污染小等优点，具有很好的应用前景。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术的一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法的制备方法做进一步详细说明。实施例1：步骤一：首先，将2.000质量份的纳米SiO2溶于70.000质量份的去离子水中，超声10min得到纳米SiO2水溶液；然后，将2.000质量份的A-151溶于70.000质量份的无水乙醇中，搅拌得到A-151溶液；最后，将超声得到的纳米SiO2溶液加入到250mL的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入A-151溶液，在30rpm的搅拌速度下，常温反应24h，最后乳白色悬浮液。离心、干燥得到疏水化的纳米SiO2。步骤二：用5.000质量份的二氯甲烷稀释5.000质量分的聚苯乙烯树脂，将稀释好的聚苯乙烯溶液旋涂在聚四氟乙烯板上；步骤三：将0.100质量分的纳米SiO2溶解于20.000质量分的无水乙醇中，超声分散10min；然后将其旋涂在聚苯乙烯树脂膜上，利用聚苯乙烯的熔点温度，在90℃放置10min，240℃放置15min。步骤四：用空气等离子体刻蚀10min，将纳米SiO2裸露的一部分的疏水基团刻蚀成亲水基团；用四氢呋喃洗涤3次，将聚苯乙烯树脂溶解，释放粒子得到两亲性JanusSiO2纳米粒子。实施例2：步骤一：首先，将2.000质量份的纳米SiO2溶于70.000质量份的去离子水中，超声10min得到纳米SiO2水溶液；然后，将4.000质量份的A-151溶于70.000质量份的无水乙醇中，搅拌得到A-151溶液；最后，将超声得到的纳米SiO2溶液加入到250mL的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入A-151溶液，在30rpm的搅拌速度下，常温反应24h，最后乳白色悬浮液。离心、干燥得到疏水化的纳米SiO2。步骤二：用10.000质量份的二氯甲烷稀释5.000质量分的聚苯乙烯树脂，将稀释好的聚苯乙烯溶液旋涂在聚四氟乙烯板上；步骤三：将0.100质量分的纳米SiO2溶解于20.000质量分的无水乙醇中，超声分散10min；然后将其旋涂在聚苯乙烯树脂膜上，利用聚苯乙烯的熔点温度，在90℃放置10min，240℃放置15min。步骤四：用空气等离子体刻蚀10min，将纳米SiO2裸露的一部分的疏水基团刻蚀成亲水基团；用四氢呋喃洗涤4次，将聚苯乙烯树脂溶解，释放粒子得到两亲性JanusSiO2纳米粒子。实施例3：步骤一：首先，将2.000质量份的纳米SiO2溶于70.000质量份的去离子水中，超声10min得到纳米SiO2水溶液；然后，将6.000质量份的A-151溶于70.000质量份的无水乙醇中，搅拌得到A-151溶液；最后，将超声得到的纳米SiO2溶液加入到250mL的三口烧瓶中，向三口烧瓶中加入A-151溶液，在30rpm的搅拌速度下，常温反应24h，最后乳白色悬浮液。离心、干燥得到疏水化的纳米SiO2。步骤二：用15.000质量份的二氯甲烷稀释5.000质量分的聚苯乙烯树脂，将稀释好的聚苯乙烯溶液旋涂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种两亲性Janus SiO2纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：以纳米SiO2、硅烷偶联剂A‑151为原料，疏水化改性纳米SiO2；步骤二：用有机溶剂稀释聚苯乙烯树脂，将稀释好的聚苯乙烯溶液旋涂在聚四氟乙烯板上；步骤三：用无水乙醇溶解疏水化纳米SiO2，然后将其旋涂在聚苯乙烯树脂膜上，在聚苯乙烯的熔点温度下让纳米SiO2一部分沉积在聚苯乙烯树脂中；步骤四：用空气等离子体刻蚀将纳米SiO2裸露的一部分的疏水基团刻蚀成亲水基团；用四氢呋喃将聚苯乙烯树脂溶解，释放粒子得到两亲性Janus SiO2纳米粒子。

【技术特征摘要】
1.一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：以纳米SiO2、硅烷偶联剂A-151为原料，疏水化改性纳米SiO2；步骤二：用有机溶剂稀释聚苯乙烯树脂，将稀释好的聚苯乙烯溶液旋涂在聚四氟乙烯板上；步骤三：用无水乙醇溶解疏水化纳米SiO2，然后将其旋涂在聚苯乙烯树脂膜上，在聚苯乙烯的熔点温度下让纳米SiO2一部分沉积在聚苯乙烯树脂中；步骤四：用空气等离子体刻蚀将纳米SiO2裸露的一部分的疏水基团刻蚀成亲水基团；用四氢呋喃将聚苯乙烯树脂溶解，释放粒子得到两亲性JanusSiO2纳米粒子。2.根据权利要求1所述的一种两亲性JanusSiO2纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述的步骤具体为：步骤一：首先，将2.000质量份的纳米SiO2溶于70.000质量份的去离子水中，超声10min得到纳米SiO2溶液；再将2.000-8.000质量份的硅烷偶联剂A-151溶于70.000质量份的无水乙醇中，搅拌得到A-151溶液；然后，将超声得到的纳米SiO2溶液加入到250mL的三口烧瓶中，并加入A-151溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：高党鸽，张盟雨，吕斌，马建中，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61