用于纳米材料的分离和再分散的方法技术

本发明专利技术提供了用于纳米材料的分离和再分散的方法，所述方法包括以下步骤：向浓度为１０－６－１ｍｇ／ｍＬ的纳米材料的水性分散液中加入按所述的纳米材料的水性分散液的重量百分比计为０．０５－１％的非离子型表面活性剂，以得到混合物；将所述混合物在３０℃－６０℃的温度加热５－６０分钟；向得到的混合物中加入按所述混合物的重量百分比计为０．０１－１％的盐；并且离心分离，使所述混合物分离为上层清液和含有所述纳米材料的下层浊点相的二相体系。另外，通过将分离后的纳米材料分散体的温度从３０℃－６０℃降低到０℃－２０℃，可以使纳米材料可逆地再分散。所述方法适用于纳米材料应用领域的纳米材料的分离和再分散。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及，特别涉及适合纳米材料应用领域的纳米材料的分离和再分散的方法。
技术介绍
纳米材料的很多应用都涉及到制备高浓度的纳米材料水溶液或者水分散体系，以 及从水溶液中富集/回收/分离纳米材料。在不同相之间可逆地转移，以实现其回收和循 环使用充当催化剂的贵重金属纳米材料，具有重要的科学意义和潜在的经济价值。目前报 道的可用于纳米材料的相转移的方法比较少，主要包括基于聚合物和水或者水的缓冲盐溶 液的水双相体系分离微米或者纳米尺寸的颗粒的方法((a) S.M. Baxter, P. R. Sperry and Z. Fu， Langmuir， 1997， 13,3948-3952 ; (b)M. R. Helfrich， M. El_Kouedi， M. R. Etherton and CD. Keating, Langmuir, 2005， 21， 8478-8486 ; (c) X. Zeng andK. Osseo-Asare ， J. Colloid Interf. Sci. ， 2004， 272， 298-307)。长链硫醇、离子液体、聚合物、表面活性剂、平面金属化 合物也可以用于纳米材料的相转移。但是这些方法都是通过制备特殊的聚合物_金属离子 或聚合物-金属氧化物纳米复合物，或者通过合成一些尚未商业化的特殊化学品，来实现 温度控制的可逆分散和分离的。 因此，开发一种对具有不同化学组成，不同表面修饰的纳米材料都普遍适用的，能 够低成本并可逆地分离和分散纳米材料的方法，具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供，该方法能够可逆地从 水相中分离/再分散具有不同化学组成，不同表面修饰的纳米材料，具有广泛的适用性和 低廉的成本。 本专利技术人经过深入细致的研究，完成了本专利技术。 根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于纳米材料的分离的方法，所述方法包括 以下步骤 (a)向浓度为10—6-lmg/mL的纳米材料的水性分散液中加入按所述的纳米材料的 水性分散液的重量百分比计为0. 05_1%的非离子型表面活性剂，以得到混合物； (b)将所述混合物在30°C _60°C的温度加热5-60分钟； (c)向得到的混合物中加入按所述混合物的重量百分比计为0. 01-1 %的盐；禾口 (d)离心分离，使所述混合物分离为上层清液和含有所述纳米材料的下层浊点相 的二相体系。 根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于纳米材料的再分散的方法，所述方法 包括以下步骤 (a)向浓度为10—6_lmg/mL的纳米材料的水性分散液中加入按所述的纳米材料的 水性分散液的重量百分比计为0. 05_1%的非离子型表面活性剂，以得到混合物； (b)将所述混合物在30 °C -60 °C的温度加热5-60分钟； (c)向得到的混合物中加入按所述混合物的重量百分比计为0. 01-1 %的盐； (d)离心分离，使所述混合物分离为上层清液和含有所述纳米材料的下层浊点相 的二相体系；禾口 (e)将所述上层清液和下层浊点相的二相体系从30°C -e(TC冷却至0°C _20°C ，使所述上层清液和含有所述纳米材料的下层浊点相的二相体系再混合。 与现有纳米材料的相转移方法相比，本方法主要具有以下优点 1.较为广泛的适用性可萃取/相转移不同化学组成的纳米材料，包括半导体量子点(例如，CdSe/ZnS量子点等)、金属氧化物纳米颗粒(例如，Ti02纳米颗粒、Fe304纳米颗粒等)、贵重金属纳米颗粒(例如，Ag、 Au、 Pt、 Pd纳米颗粒等)以及碳纳米材料(例如，C6。富勒烯、单壁碳纳米管、多壁碳纳米管等)等； 2.方法的绿色性不需要使用有毒害(如硫醇)、异味(铵盐)、昂贵或者尚未实 现商业化的化学品(Triton TX-114具有很好的生物兼容性)； 3.可逆性只需要在较小范围内改变温度，就可以灵活地实现纳米材料的分离/ 浓縮/再分散； 4.该方法基于形成纳米材料与非离子型表面活性剂的非共价集合体，而不使用含硫、氮和磷原子的化学试剂，从而不会损失纳米材料表面的活性位点。 5.本方法在较低的温度、较低的离心下即可实现纳米材料的分离，节省能源。 6.本方法使用了盐作为相分离促进手段，而不使用其它方法，如调节pH值。具体实施例方式在本专利技术中，除非特别指出，术语"浊点相"是指在升高纳米材料和非离子表面活 性剂的水性分散体的温度并且向体系中加入盐以后，在所述水性分散体的下部出现的富含 非离子型表面活性剂和纳米材料的相。 在本专利技术人的研究中发现，当将非离子型表面活性剂加入到纳米材料的水溶液中 时，这些非离子型表面活性剂通过聚乙氧基链迅速吸附在纳米材料的表面上，从而形成较 大的胶束团_纳米材料复合体。当将溶液的温度升高以出现浊点相时，纳米材料表面上的 表面活性剂的聚乙氧基链与周围水分子间的氢键作用被削弱，分子间氢键作用增强，使得 胶束/团_纳米材料复合体发生团聚，以致水合粒径进一步增大。但是，纳米材料表面上的 电荷所引起的库仑排斥作用使得这些复合体得以在水溶液中稳定。通过加入盐可以屏蔽这 些静电作用，从而通过在较低的离心力下或者较长时间的静置，就可以得到萃取了纳米材 料的富表面活性剂的相。 本专利技术提供了一种用于纳米材料的分离的方法，所述方法包括以下步骤 (a)向浓度为10—6-lmg/mL的纳米材料的水性分散液中加入按所述的纳米材料的 水性分散液的重量百分比计为0. 05_1%的非离子型表面活性剂，以得到混合物； (b)将所述混合物在30°C _60°C的温度加热5-60分钟； (c)向得到的混合物中加入按所述混合物的重量百分比计为0. 01-1 %的盐；禾口 (d)离心分离，使所述混合物分离为上层清液和含有所述纳米材料的下层浊点相 的二相体系。4 根据本专利技术的某些优选实施方案，所述非离子型表面活性剂选自Triton TX-114(聚氧乙烯(8)壬基苯基醚，购自美国Acros Oganic公司)、Triton TX-100(聚 氧乙烯(10)辛基苯基醚，购自美国Acros Oganic公司)、P0NPE-10 (聚氧乙烯(10) 对-异辛基苯基醚，购自东京化成工业株式会社(Tokyo Chemical Industry, Tokyo))、 Ig印alC0-630(2-乙醇，购自美国Alfa Aesar公司)、Gen即o1 X-150(异十三醇聚乙二醇醚(15E0)，科莱恩化工(中国)有限公司)、Gen即ol X-80 (异 十三醇聚乙二醇醚(8E0)，科莱恩化工(中国)有限公司)、Brij-30(聚氧乙烯十二烷 基醚，购自美国Acros Oganic公司)、Bri j_56 (十甘醇十六烷基醚，购自Fluka公司)、 Brij-97(聚氧乙烯(10)油基醚，购自Sigma Aldrich公司)、Pluronic L61(氧乙烯(2)-氧 丙烯(30)-氧乙烯(2)共聚物，购自BASF公司)、Pluronic P105(氧乙烯(37)-氧丙烯 (56)-氧乙烯(37)共聚物，购自BASF公司)等，其中优选TritonTX-114。 根据某些优选的实施方案，所述纳米材料是具有不同化学组成，不同表面修饰的 纳米材料，包括但不限于，半导体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于纳米材料的分离的方法，所述方法包括以下步骤：（ａ）向浓度为１０－６－１ｍｇ／ｍＬ的纳米材料的水性分散液中加入按所述的纳米材料的水性分散液的重量百分比计为０．０５－１％的非离子型表面活性剂，以得到混合物；（ｂ）将所述混合物在３０℃－６０℃的温度加热５－６０分钟；（ｃ）向得到的混合物中加入按所述混合物的重量百分比计为０．０１－１％的盐；和（ｄ）离心分离，使所述混合物分离为上层清液和含有所述纳米材料的下层浊点相的二相体系。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘景富，刘睿，阴永光，江桂斌，
申请(专利权)人：中国科学院生态环境研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]