一种鸟嘌呤孪晶纳米片的水相制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种鸟嘌呤孪晶纳米片的水相制备方法和应用，属于珠光颜料以及新功能材料技术领域，具体为通过氨水挥发法在水溶液中制备鸟嘌呤基珠光颜料。本发明专利技术首次在水溶液中实现具有特定暴露面的鸟嘌呤孪晶纳米片的可控合成，有望进一步降低鸟嘌呤晶体的合成成本，解决天然珍珠质资源有限、制备过程复杂、价格昂贵等问题，具有重要的应用价值。具有重要的应用价值。

【技术实现步骤摘要】
一种鸟嘌呤孪晶纳米片的水相制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种鸟嘌呤孪晶纳米片的水相制备方法和应用，属于珠光颜料以及新功能材料
，具体为通过氨水挥发法在水溶液中制备鸟嘌呤基珠光颜料。

技术介绍

[0002]珠光颜料是一种独特的颜料，既像金属一样闪亮又能显露出珍珠的光彩,给人有一种柔和、舒适的感觉。珠光颜料大都由无色透明或较透明的折光率高的薄片状物质所构成。无水鸟嘌呤β相晶体的纳米片是最早应用的天然珠光颜料，由鱼鳞等通过复杂的工艺提取得到。鸟嘌呤晶体是生物体使用最广泛的有机矿物之一，其优先表达的(100)晶面具有较高的折射指数(n＝1.85)，能够实现对光的有效控制。因此，许多生物利用鸟嘌呤单晶或孪晶来产生结构色，比如：锦鲤和蜘蛛体表的银色伪装，霓虹脂鲤颜色可变的侧条纹，叶水蚤体色的改变等(Avital Levy
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Lior,EyalShimoni,Osip Schwartz,Efrat Gavish
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Regev,Dan Oron,Geoff Oxford,Steve Weiner,Lia Addadi,Adv.Funct.Mater.,2010,20:320
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329.Dvir Gur,Benjamin A.Palmer,Steve Weiner,Lia Addadi,Adv.Funct.Mater.2017,1603514.Dvir Gur,Ben Leshem,Maria Pierantoni,Viviana Farstey,Dan Oron,Steve Weiner,Lia Addadi,J.Am.Chem.Soc.,2015,137,26,8408
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8411.)。相对于鸟嘌呤单晶，鸟嘌呤孪晶具有更加规则的形貌，一般为长方形、方形或正六边形，更易于后续大规模的有序组装。
[0003]早在1760年人们就在鱼皮上观察到鸟嘌呤晶体呈现的金属色。后来，人们开始从天然鱼鳞提取鸟嘌呤珠光颜料。那时要得到一公斤鱼鳞浆,需不满一尺的鲜鱼数万条,所以鸟嘌呤珠光颜料价格高,使用受到限制。昂贵的成本使鸟嘌呤珠光颜料逐渐被其他合成珠光颜料取代。但是，由于鸟嘌呤晶体优异的珍珠光泽、无毒、低密度、天然等特点，在一些高级化妆品中的作用无法被替代(徐扬群,珠光颜料的制造加工与应用，北京：化学工业出版社，2005。)。人工合成与生物鸟嘌呤晶体片类似的鸟嘌呤晶体片将降低天然鸟嘌呤珠光颜料的使用壁垒。然而，多年来人们一直没能无法合成出具有特定暴露面的鸟嘌呤晶体纳米片。直到近几年，(100)晶面优先表达的拉长六方片状鸟嘌呤晶体片才被在甲酰胺溶液中合成出来(Chen,Fenghua,Liu,Yanan,Li,Ling,Qi,Limin,Ma,Yurong,Chem.Eur.J.,2020,26,16228
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16235.)。但是，在甲酰胺溶液中合成鸟嘌呤晶体成本较高，不利于鸟嘌呤晶体的推广和应用。因此，寻找一种低成本、高效、环保的鸟嘌呤纳米片的合成方法面临巨大挑战。水相合成方法因其成本低廉、绿色环保，被证实是一种高效、低成本的合成方法。然而，在水溶液中人工合成具有特定暴露面的鸟嘌呤晶体纳米片一直没能实现。
[0004]因此，在水溶液中人工合成具有特定暴露面的鸟嘌呤晶体片有望克服有机相中鸟嘌呤晶体的合成成本较高的缺陷，解决天然鸟嘌呤晶体片资源有限、制备过程复杂、价格昂贵等问题，具有重要的应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提出一种鸟嘌呤孪晶纳米片的水相制备方法和应用。
[0006]本专利技术的技术解决方案是：
[0007]一种鸟嘌呤孪晶纳米片的水相制备方法，该方法为在水中通过氨水挥发的方法使鸟嘌呤结晶，利用高分子添加剂控制合成(100)晶面优先表达的鸟嘌呤孪晶纳米片，步骤包括：
[0008]第一步，配置鸟嘌呤的氨水溶液，具体方法为：用鸟嘌呤粉末和氨水配置成溶液；
[0009]第二步，配置高分子的水溶液，具体方法为：用水和高分子添加剂进行配置；
[0010]第三步，将第二步配置的高分子的水溶液加入到第一步配置的溶液中，混合搅拌，得到混合物，混合温度为25
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40℃，搅拌时间为1
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3h，对得到的混合物使用封口膜进行密封并静置3
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24h，通过氨水挥发鸟嘌呤晶体从水溶液中析出实现重结晶，得到鸟嘌呤孪晶纳米片的分散液；
[0011]第四步，对第三步得到的鸟嘌呤孪晶纳米片的分散液进行多次离心分离
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洗涤过程，得到鸟嘌呤孪晶纳米片，得到的鸟嘌呤孪晶纳米片具有良好的分散性，比如在水、多元醇等中具有良好的分散性，分散液具有明显的珠光色，多元醇优选乙醇；
[0012]所述的第一步中，氨水主要是提供碱性环境，能够溶解鸟嘌呤，鸟嘌呤在氨水中的浓度是6
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10mmol/L，比如将1g鸟嘌呤溶解在1L氨水中；
[0013]所述的第二步中，高分子添加剂为聚乙烯基吡咯烷酮的聚合物，如乙酸乙烯酯与N
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乙烯基吡咯烷酮的共聚物(P(VP
‑
co
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VA))或聚乙烯吡咯烷酮(PVP)；配置高分子的水溶液时的温度为RT～60℃，水与高分子添加剂的摩尔比为1:(1
‑
30)*10
‑6；
[0014]所述的第三步中，高分子的水溶液与鸟嘌呤的氨水溶液的体积比为7
‑
15:1，比如水9mL，乙烯基吡咯烷酮的聚合物：10mg，温度：RT～60℃，鸟嘌呤的氨水溶液：1mL。
[0015]一种鸟嘌呤孪晶纳米片的应用，将得到的鸟嘌呤孪晶纳米片作为珠光颜料应用于护肤品、化妆品、纸张、涂料、橡胶、涂料、油漆等领域。
[0016]与现有的技术相比，本专利技术主要具有以下有益效果：
[0017](1)本专利技术中，以P(VP
‑
co
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VA)或PVP为大分子添加剂，合成的鸟嘌呤孪晶纳米片会优先暴露出折射指数最佳的(100)晶面。
[0018](2)人工合成的特定暴露面的鸟嘌呤纳米片是纯的无水β相鸟嘌呤孪晶，而不是生物样品的鸟嘌呤和次黄嘌呤的混合成分，因而具有更好的稳定性、耐溶解性等，可以分散在水中数月没有明显变化。
[0019](3)本专利技术合成的特定暴露面的鸟嘌呤孪晶纳米片是长方形片，规则的四边形形貌有利于降低后续大规模组装的空间位阻。
[0020](4)本专利技术合成的特定暴露面的鸟嘌呤孪晶二维纳米片长度为2微米，宽为1微米，厚度仅有42纳米，在光学显微镜下显示出结构色，在分散液中有明亮的珠光色。
[0021](5)本专利技术中，人工合成的鸟嘌呤孪晶晶体纳米片保留了鸟嘌呤晶体天然无毒的特点。
[0022](6)本专利技术首次在水溶液中实现具有特定暴露面的鸟嘌呤孪晶纳米片的可控合成，有望进一步降低鸟嘌呤晶体的合成成本，解决天然珍珠本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鸟嘌呤孪晶纳米片的水相制备方法，其特征在于步骤包括：第一步，配置鸟嘌呤的氨水溶液；第二步，配置高分子的水溶液；第三步，将第二步配置的高分子的水溶液加入到第一步配置的氨水溶液中，混合搅拌，得到混合物，混合时的温度为25
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40℃，搅拌时间为1
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3h，对得到的混合物进行密封并静置3
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24h，得到鸟嘌呤孪晶纳米片的分散液；第四步，对第三步得到的鸟嘌呤孪晶纳米片的分散液进行离心分离
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洗涤过程，得到鸟嘌呤孪晶纳米片。2.根据权利要求1所述的一种鸟嘌呤孪晶纳米片的水相制备方法，其特征在于：所述的第一步中，配置鸟嘌呤的氨水溶液的方法为：用鸟嘌呤粉末和氨水配置成溶液。3.根据权利要求2所述的一种鸟嘌呤孪晶纳米片的水相制备方法，其特征在于：鸟嘌呤在氨水中的浓度是6
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10mmol/L。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：马玉荣，郭东美，高娟，
申请(专利权)人：北京理工大学，
类型：发明
国别省市：