一种核壳状液态金属纳米颗粒及利用功率超声制备的方法技术

本发明专利技术涉及一种核壳状液态金属纳米颗粒及利用功率超声制备的方法，提出一种对液态金属纳米颗粒进行改性以提高其光热性能和光热稳定性的方法。本发明专利技术通过曝气辅助超声法可以实现多种单体在液态金属纳米颗粒表面的接枝聚合。对制备的液态金属杂化纳米颗粒在近红外光照射下的光热转换性能和光热稳定性进行探究，在近红外光多次循环照射后，与纯液态金属纳米颗粒相比，改性后的液态金属杂化纳米颗粒的光热转换率和光热稳定性得到有效提高和改善。这种液态金属纳米颗粒的制备及改性方法操作简单，且改性后纳米杂化颗粒光热性能优异，为其在生物医疗领域的应用奠定基础。

【技术实现步骤摘要】
一种核壳状液态金属纳米颗粒及利用功率超声制备的方法
本专利技术属于纳米颗粒材料及制备方法，涉及一种核壳状液态金属纳米颗粒及利用功率超声制备的方法，是提高液态金属纳米颗粒光热性能及光热稳定性的方法。具体涉及利用超声化学法进行表面接枝聚合制备具有核壳结构的液态金属纳米颗粒从而提高液态金属纳米颗粒的光热性能及光热稳定性。
技术介绍
液态金属(LM)是一种熔点在室温以下或室温左右的金属材料，一般有钫(Fr，27℃)，铯(Cs，28.40℃)，铷(Rb，38.89℃)，汞(Hg，-39℃)，镓(Ga，29.8℃)，但是钫、铯、铷均具有较强的放射性，汞又具有很强的挥发性以及毒性，对人体伤害很大，相比而言，镓基液态金属不仅保持液态金属低粘度，高导热和高导电性等基本属性，而且具有良好的生物相容性、不易挥发，且没有放射性等优点。由于LM表面张力大、尺寸控制性差、表面功能化困难等问题，限制了其应用领域。而液态金属纳米粒子(LMNPs)具有尺寸小、优异的光热转换特性等优点，使其在生物医药领域具有较好的应用前景。然而，表面未修饰的LMNPs由于存在不规则氧化层会大大降低其光热效率，为此，近年来有文献报道采用PDA、黑色素等光热分子对其表面进行修饰，发现可显著提升未修饰LMNPs的光热效率，但受热氧化后不可避免的产生变形和团聚等，致使其在溶剂中稳定性差，光热性能不可逆等问题。因此选择合适的分子和工艺对其进行表面修饰和功能化制备出光热性能稳定、光热转化效率高的LMNPs是目前所面临的挑战。
技术实现思路
要解决的技术问题r>为了避免现有技术的不足之处，本专利技术提出一种核壳状液态金属纳米颗粒及利用功率超声制备的方法，分别以镓基液态金属为基体，通过水浴超声和曝气辅助超声化学法实现LMNPs的表面修饰于功能化，与未修饰LMNPs相比，有效地提高和改善了液态金属杂化纳米颗粒的光热转换率和光热稳定性，为其在生物医疗领域奠定基础。技术方案一种核壳状液态金属纳米颗粒，其特征在于由液态金属、刺激响应性聚合物经超声表面接枝制成，液态金属与聚合物的质量百分比为：液态金属的占比在90-99％以上，聚合物的占比为1-10％。所述聚合物为：聚N-异丙基丙烯酰胺PNIPAM、聚2-甲基-2-丙烯酸-2-2-甲氧基乙氧基乙酯MEO2MA、聚寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯POEGMA，聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯PDEAEMA、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯PDMAEMA中的一种或几种。所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金中的一种或几种。一种利用功率超声制备核壳状液态金属纳米颗粒的方法，其特征在于：所述核壳状液态金属纳米颗粒为增强光热循环稳定性的核壳状液态金属纳米颗粒，制备步骤如下：步骤1：将液态金属置于盐酸多巴胺溶液中，冰水浴冰温度5-15℃条件下利用水浴式超声机超声30min，离心得到LMNPs@PDA①纳米颗粒；所述盐酸多巴胺溶液的pH为7-7.5；步骤2：将LMNPs@PDA①纳米颗粒溶液分散至含惰性气体纳米气泡的具有温度响应性水溶性单体溶液中配置成反应分散液，反应液温度为20-30℃；将超声变幅杆插入反应液并密闭反应体系，向反应分散液中通入惰性气体纳米气泡水除氧，采用超声2min，停止超声1min并保持一直通气的方式对反应液进行间歇循环超声，超声时间为4-60min后，用超纯水洗涤离心三次，冷冻干燥后得到光热稳定性优异的液态金属杂化纳米颗粒，记为LMNPs@PDA①/Polymer；所述纳米颗粒溶液的浓度为5-30mg/mL；单体溶液的浓度为1-30mg/mL；所述超声过程中通入的惰性气体与纳米气泡的气体种类保持一致，气体流速为0.2-0.6L/min。一种利用功率超声制备核壳状液态金属纳米颗粒的方法，其特征在于：所述核壳状液态金属纳米颗粒为超快光热响应的树莓状液态金属纳米颗粒，制备步骤如下：步骤1)：将液态金属置于的盐酸多巴胺溶液中，加入乌洛托品，冰水浴冰温度5-15℃条件下利用超声变幅杆插入超声20min，离心得到LMNPs@PDA②纳米颗粒；所述盐酸多巴胺溶液pH为7.5-8.5；所述加入的乌洛托品在溶液中的浓度为0.5—5mg/mL；步骤2)：将LMNPs@PDA②纳米颗粒分散至含纳米气泡的单体溶液中配置成反应分散液，将超声变幅杆插入反应液并密闭反应体系，反应液温度为20-30℃；向反应分散液中通入惰性气体除氧，采用超声2min-停止超声1min(反应分散液中一直通气)的方式对反应液进行间歇循环超声，超声时间为4-60min后，用超纯水洗涤离心三次，冷冻干燥后得到光热性能优异的液态金属杂化纳米颗粒，记为LMNPs@PDA②&Polymer；所述纳米颗粒溶液的浓度为5-30mg/mL；单体溶液的浓度为1-30mg/mL；所述超声过程中通入的惰性气体与纳米气泡的气体种类保持一致，气体流速为0.2-0.6L/min。所述具有温度响应性水溶性单体为N-异丙基丙烯酰胺NIPAM、2-甲基-2-丙烯酸-2-2-甲氧基乙氧基乙酯MEO2MA、寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯OEGMA，甲基丙烯酸二乙氨基乙酯DEAEMA、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯DMAEMA中的一种或几种。所述惰性气体包括氮气或氩气。所述超声功率为400-800W。所述多巴胺溶液的溶剂为水，浓度为0.5-10mg/mL。所述盐酸多巴胺溶液的浓度为1mg/mL。有益效果本专利技术提出的一种核壳状液态金属纳米颗粒及利用功率超声制备的方法，提出一种对液态金属纳米颗粒进行改性以提高其光热性能和光热稳定性的方法。本专利技术通过曝气辅助超声法可以实现多种单体在液态金属纳米颗粒表面的接枝聚合。对制备的液态金属杂化纳米颗粒在近红外光照射下的光热转换性能和光热稳定性进行探究，在近红外光多次循环照射后，与纯液态金属纳米颗粒相比，改性后的液态金属杂化纳米颗粒的光热转换率和光热稳定性得到有效提高和改善。这种液态金属纳米颗粒的制备及改性方法操作简单，且改性后纳米杂化颗粒光热性能优异，为其在生物医疗领域的应用奠定基础。有益效果参附图可知：图1中：(a)LMNPs@PDA①纳米颗粒TEM图，从图中可以看出，该颗粒形貌规整，颗粒表面PDA层很薄；(b)核壳状LMNPs@PDA①/Polymer纳米颗粒TEM图，从图中可以看出，该颗粒表面有厚度为10-12nm的透明聚合物层；(c)LMNPs@PDA②&Polymer纳米颗粒的TEM图，从图中可以看出，该颗粒表面有厚度为40-50nm的聚合物层，且聚合物壳层中均匀分布尺寸极小的Ga量子点，使得壳层呈现灰黑色；(d)LMNPs@PDA①和核壳状LMNPs@PDA①/Polymer粒径统计图(其中LM为GaInSn合金，Polymer为PNIIPAM)图2中：分别对10mg/mL的LMNPs、LMNPs@PDA①、LMNPs@PDA①/Polymer、LMNPs@PDA②&Polymer颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核壳状液态金属纳米颗粒，其特征在于由液态金属、刺激响应性聚合物经超声表面接枝制成，液态金属与聚合物的质量百分比为：液态金属的占比在90-99％以上，聚合物的占比为1-10％。/n

【技术特征摘要】
1.一种核壳状液态金属纳米颗粒，其特征在于由液态金属、刺激响应性聚合物经超声表面接枝制成，液态金属与聚合物的质量百分比为：液态金属的占比在90-99％以上，聚合物的占比为1-10％。


2.根据权利要求1所述的核壳状液态金属纳米颗粒，其特征在于：所述聚合物为：聚N-异丙基丙烯酰胺PNIPAM、聚2-甲基-2-丙烯酸-2-2-甲氧基乙氧基乙酯MEO2MA、聚寡聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯POEGMA，聚甲基丙烯酸二乙氨基乙酯PDEAEMA、甲基丙烯酸二甲氨基乙酯PDMAEMA中的一种或几种。


3.根据权利要求1所述的核壳状液态金属纳米颗粒，其特征在于：所述液态金属为镓铟合金、镓铟锡合金中的一种或几种。


4.一种利用功率超声制备权利要求1～3所述任一项核壳状液态金属纳米颗粒的方法，其特征在于：所述核壳状液态金属纳米颗粒为增强光热循环稳定性的核壳状液态金属纳米颗粒，制备步骤如下：
步骤1：将液态金属置于盐酸多巴胺溶液中，冰水浴冰温度5-15℃条件下利用水浴式超声机超声30min，离心得到LMNPs@PDA①纳米颗粒；
所述盐酸多巴胺溶液的pH为7-7.5；
步骤2：将LMNPs@PDA①纳米颗粒溶液分散至含惰性气体纳米气泡的具有温度响应性水溶性单体溶液中配置成反应分散液，反应液温度为20-30℃；将超声变幅杆插入反应液并密闭反应体系，向反应分散液中通入惰性气体纳米气泡水除氧，采用超声2min，停止超声1min并保持一直通气的方式对反应液进行间歇循环超声，超声时间为4-60min后，用超纯水洗涤离心三次，冷冻干燥后得到光热稳定性优异的液态金属杂化纳米颗粒，记为LMNPs@PDA①/Polymer；
所述纳米颗粒溶液的浓度为5-30mg/mL；
单体溶液的浓度为1-30mg/mL；
所述超声过程中通入的惰性气体与纳米气泡的气体种类保持一致，气体流速为0.2-0.6L/min。


5.一种利用功率超声制备权利要求1～3所述任一项核壳状液态...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈芳，陈闯，翟薇，王建元，魏炳波，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61