一种小尺寸气泡驱动微纳米马达及其制备方法技术

本发明专利技术涉及气泡驱动马达器件的技术领域，具体涉及一种小尺寸气泡驱动微纳米马达及其制备方法，由相互连接的两个直径不同的球体构成微纳米马达的基本骨架，所述基本骨架的大球表面生长有贵金属。本发明专利技术将不对称结构的基本骨架与具有较高催化速率的贵金属结合，制备了驱动力较强的小尺寸气泡驱动微纳米马达，尺寸较小，为微纳米级，且驱动力较强、运动速率高，克服了现有贵金属基及其化合物驱动微纳米马达的制备过程复杂、驱动力较弱、运动速率较低、马达材料单一、不能实现多功能化应用的缺点。相比于现有技术中气泡马达多为微米级别，更小的尺寸带来更广的适用范围，使气泡驱动马达突破了微米级尺寸限制。破了微米级尺寸限制。破了微米级尺寸限制。

【技术实现步骤摘要】
一种小尺寸气泡驱动微纳米马达及其制备方法


[0001]本专利技术涉及气泡驱动马达器件的
，具体涉及一种小尺寸气泡驱动微纳米马达及其制备方法。

技术介绍

[0002]微纳米马达是一种能够在微纳米尺度上将环境中其它形式的能量转化为机械运动，并能执行各种任务的微纳米器件。由于微纳米马达具有独特的自主运动性能，可以在微纳米尺度装载、运输和释放各类微纳米货物，因此在生物传感、货物装载以及环境治理等领域具有极大的应用前景。
[0003]其中贵金属及其化合物基微纳米颗粒能够利用过氧化氢等物质为燃料，具有较好的驱动力及运动寿命长等优点。目前研究的金属驱动微纳米颗粒主要包括铂基、银基和铱基等微纳米马达。其中铱基微纳米马达以水合肼为燃料，可以产生很强的驱动力，但是其燃料不环保且具有毒性，导致其应用场景有限。由于铂基和银基的微纳米马达以过氧化氢为燃料，容易降解，因此更适用于环境治理的应用。然而，目前这一类金属基微纳米马达虽然通过气泡驱动获得了较强驱动力，但是尺寸都在微米级别，难以实现多功能化的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的之一在于提供一种小尺寸气泡驱动微纳米马达，尺寸较小，为微纳米级，且驱动力较强、运动速率高，克服了现有贵金属基及其化合物驱动微纳米马达的制备过程复杂、驱动力较弱、运动速率较低、马达材料单一、不能实现多功能化应用的缺点。
[0005]本专利技术的目的之二在于提供一种小尺寸气泡驱动微纳米马达及其制备方法制备工艺简便，易于调节。
[0006]本专利技术实现目的之一所采用的方案是：一种小尺寸气泡驱动微纳米马达，由相互连接的两个直径不同的球体构成微纳米马达的基本骨架，所述基本骨架的大球表面生长有贵金属。
[0007]优选地，所述基本骨架为聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
[0008]优选地，所述贵金属为铂，银或钯。
[0009]优选地，所述基本骨架中大球的粒径为200
‑
1000nm。
[0010]本专利技术实现目的之一所采用的方案是：一种所述的小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)制备基本骨架：以高分子微纳米球状粒子为模板，在其表面包覆修饰层，然后将其浸入溶胀液中进行膨胀，直至在高分子微纳米球状粒子的一侧挤出一颗小球，形成具有相互连接的两个直径不同的球体构成微纳米马达的基本骨架；
[0012](2)制备微纳米马达：将步骤(1)得到基本骨架浸泡在贵金属盐溶液或者贵金属酸溶液中，加入还原剂，在基本骨架表面有聚合物的一侧生长贵金属颗粒，得到所述小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达。
[0013]优选地，所述步骤(1)中，球状粒子的粒径为200
‑
1000nm，球状粒子为聚苯乙烯粒子或聚甲基丙烯酸甲酯粒子。
[0014]优选地，所述步骤(1)中，所述修饰层为聚多巴胺修饰层或二氧化硅修饰层。
[0015]优选地，所述步骤(1)中，溶胀液为甲苯和十二烷基磺酸钠水溶液的混合液或四氢呋喃和十二烷基磺酸钠水溶液的混合液。
[0016]一般采用的十二烷基磺酸钠水溶液的浓度为0.01％
‑
1％w/v，甲苯或四氢呋喃与十二烷基磺酸钠水溶液体积范围比为1％
‑
10％v/v，微球与混合液的质量体积比：5～10g/L。
[0017]优选地，所述步骤(2)中，贵金属盐为可溶性氯铂酸盐、可溶性银盐、可溶性氯钯酸盐中至少一种；贵金属酸为四氯铂酸、六氯铂酸或氯钯酸。
[0018]一般采用的贵金属盐溶液或者贵金属酸溶液的浓度为10mM～100mM，还原剂在混合体系中的浓度为10mM～100mM。
[0019]优选地，所述步骤(2)中，所述还原剂为柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸或硼氢化钠。
[0020]本专利技术具有以下优点和有益效果：
[0021]本专利技术将不对称结构的基本骨架与具有较高催化速率的贵金属结合，制备了驱动力较强的小尺寸气泡驱动微纳米马达，尺寸较小，为微纳米级，且驱动力较强、运动速率高，克服了现有贵金属基及其化合物驱动微纳米马达的制备过程复杂、驱动力较弱、运动速率较低、马达材料单一、不能实现多功能化应用的缺点。
[0022]本专利技术的气泡驱动马达为微纳米级，相比于现有技术中气泡马达多为微米级别，更小的尺寸带来更广的适用范围，使气泡驱动马达突破了微米级尺寸限制。
[0023]本专利技术的小尺寸气泡驱动微纳米马达能够构筑自主运动污染物降解的环境修复体系。
[0024]本专利技术的制备方法通过采用溶胀原理和贵金属原位生长法相结合，首次制备出微纳米级的气泡驱动马达，制备方法简单，易于调节。
附图说明
[0025]图1为本专利技术的实施例1中小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达的示意图；
[0026]图2为本专利技术的实施例1中制备得到的小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达的扫描电镜、透射电镜及能谱图；
[0027]图3为本专利技术的实施例2中小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达在不同浓度过氧化氢溶液中的MSD(均方差位移)与Δt(时间间隔)的关系图(A)及运动速度随过氧化氢浓度的变化图(B)；
[0028]图4为本专利技术的实施例3中制备得到的小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达的扫描电镜、透射电镜图；
[0029]图5为本专利技术的实施例4中小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达在不同浓度过氧化氢溶液中的MSD(均方差位移)与Δt(时间间隔)的关系图(A)及运动速度随过氧化氢浓度的变化图(B)；
[0030]图6为本专利技术的实施例5中制备得到的小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达的扫描电镜、透射电镜图；
[0031]图7为本专利技术的实施例6中小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达在不同浓度过氧化氢溶液中的MSD(均方差位移)与Δt(时间间隔)的关系图(A)及运动速度随过氧化氢浓度的变化图(B)；
具体实施方式
[0032]为更好的理解本专利技术，下面的实施例是对本专利技术的进一步说明，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0033]以下实施例中，微球模板可为PS(聚苯乙烯)微球或PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)；
[0034]贵金属可为铂、银或钯；
[0035]修饰层为聚多巴胺或二氧化硅；
[0036]有机溶剂为甲苯和十二烷基磺酸钠水溶液的混合液或四氢呋喃和十二烷基磺酸钠水溶液的混合液；
[0037]贵金属盐为氯铂酸盐、硝酸银、氯钯酸钠或氯钯酸钾；贵金属酸为四氯铂酸、六氯铂酸或氯钯酸；
[0038]还原剂为柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸或硼氢化钠。
[0039]实施例1
[0040]小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达的制备过程，主要包括两部分：(1)双球不对称微纳米颗粒的制备，(2)在双球状不对称微纳米颗粒表面生长铂金属。
[0041](1)双球状不对称微纳米颗粒的制备：利用1μm的PS球作模板(在其他实施例中也可以根据需要用其他粒径PS球作模板)首先，水洗0.5mL PS球(1μm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小尺寸气泡驱动微纳米马达，其特征在于：由相互连接的两个直径不同的球体构成微纳米马达的基本骨架，所述基本骨架的大球表面生长有贵金属。2.根据权利要求1所述的小尺寸气泡驱动微纳米马达，其特征在于：所述基本骨架为聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。3.根据权利要求1所述的小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达，其特征在于：所述贵金属为铂，银或钯。4.根据权利要求1所述的小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达，其特征在于：所述基本骨架中大球的粒径为200
‑
1000nm。5.一种如权利要求1
‑
4中任一项所述的小尺寸铂基气泡驱动微纳米马达的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)制备基本骨架：以高分子微纳米球状粒子为模板，在其表面包覆修饰层，然后将其浸入溶胀液中进行膨胀，直至在高分子微纳米球状粒子的一侧挤出一颗小球，形成具有相互连接的两个直径不同的球体构成微纳米马达的基本骨架；(2)制备微纳米马达：将步骤(1)得到基本骨架浸泡在贵金属盐溶液或者贵金属酸溶液中，加入还原剂，在基本骨架表面有聚合物的一侧生...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗明，李佳欣，翟祥翔，官建国，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：