一種一步法快速制備柔性納米組裝體的方法與流程

本發明涉及納米技術領域，更具體地說，尤其涉及一種一步法快速制備柔性納米組裝體的方法。

背景技術：

納米材料是指在三維空間中至少有一維處于納米尺度范圍(1～100nm)或由它們作為基本單元構成的材料。組裝的納米材料不僅具有納米材料的特性(如量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應)，又具有由納米材料組裝而引起的新效應(如量子耦合效應和協同效應等)。通過各層次的結構設計及化學修飾技術，主動操控納米結構單元，構筑具有嶄新功能和特性的二維和三維等高級結構，不僅使納米器件成為可能，也由此帶來了一系列新的物理和化學性質。納米材料自組裝的出現，標志著納米材料科學研究進入了一個嶄新的階段。

在納米材料的組裝的報道中，所采用的方法主要分為“自上而下”(top-down)和“自底而上”(bottom-up)兩類。“自上而下”是將大塊材料經改性或者分割成較小的所需形狀，過程中通常涉及到去除或蝕刻工藝以獲取最終的形狀，如常規的光刻技術。然而，這類方法步驟復雜，成本較大，而且由于分辨率有限，對粒徑小和直徑小的材料無能為力。“自下而上”的出現則為納米組裝提供了一個新思路。它是指基本結構單元(分子，納米材料，微米或更大尺度的物質)自發形成有序結構的一種技術從下而上的方法，主要通過模板法、界面組裝法、外場驅動組裝法和溶液中組裝法等手段對納米材料進行組裝，如專利zl201110003071.3，zl201210103411.4和zl201310538059.1。但是這類方法需要先制備低維納米材料，然后再將其通過后續組裝來獲得各種納米組裝體，制備過程還是不夠簡便。此外，在合成低維納米材料的時候，為了使納米材料前軀體還原和保證所制備納米材料在溶液中的穩定性，大量還原劑和表面活性劑是必須。相比使用硬基底的納米組裝體，柔性納米組裝體在實際應用中更具廣泛性。

技術實現要素：

為了解決以上技術問題，本發明提供了一種一步法快速制備柔性納米組裝體的方法，該方法步能一步法直接從納米材料前軀體，形成柔性納米組裝體，具有快速、簡便和經濟的特點，并適用于多種納米材料組裝體的制備。此外，該方法無需借助外力，可利用溶劑本身的還原性直接將納米材料前軀體還原成納米材料，且整個過程中無需表面活性劑，不僅降低成本和步驟，而且能使所制備的柔性納米組裝體具有更潔凈的表面，具有更好的應用前景。相比于其它方法構建的納米組裝體，難于對組裝后的納米組裝體進一步調控。本發明制備了柔性納米組裝體，通過后期進行進一步處理，如等離子處理，還可以進一步調控柔性納米組裝體中材料的間距，高分子薄膜對納米組裝體的包裹程度，以及高分子薄膜的親疏水性等，使得所制備的柔性納米組裝體的性能進一步提升。

本發明提供了一種一步法快速制備柔性納米組裝體的方法，包括以下步驟：步驟a）配制納米材料前軀體水溶液；步驟b）配制與納米材料前軀體溶液互不相溶,且密度較小的溶液；步驟c）往步驟b）中溶液里加入高分子聚合物；步驟d）將步驟c）中溶液置于步驟a）中溶液的上方，構建液-液界面；步驟e）利用步驟c）中溶劑的還原性將納米材料前軀體還原成納米材料，同時在攪拌、超聲、震蕩等方式輔助下，促使生成的納米材料在液-液界面自組裝形成納米組裝體；步驟f）待上層溶劑揮發后，上層溶液中的高分子聚合物將在界面處成膜，并將納米組裝體固定住；步驟g）將含有納米組裝體的高分子膜取出，最終得到柔性納米組裝體。

本發明的優點是：

1）本發明無需事先合成低維納米材料，可實現一步法直接從納米材料前軀體，形成柔性納米組裝體，具有快速、簡便和經濟的特點。

2）本發明能在沒有外力作用下，直接利用溶劑本身的還原性將納米材料前軀體還原成納米材料，具有簡單、高效的特點。

3）本發明在合成納米材料的時候無需表面活性劑，不僅降低成本和步驟，而且能使所制備的納米組裝體具有更潔凈的表面，有利于納米組裝體活性表面的暴露，具有更好的應用前景。

3）本發明所制備的柔性納米組裝體，由柔性納米組裝體和高分子薄膜組成，具有強健、牢固、質輕和柔韌的優點。

4）通過等離子體處理，柔性納米組裝體中納米材料的間距，高分子薄膜對納米組裝體的包裹程度，以及高分子薄膜的親疏水性易于調控，擴大其應用范圍。

附圖說明

圖1為實施例一條件下，所制備的柔性納米金組裝體的照片。

圖2為實施例兒條件下，所制備的柔性納米金組裝體的掃描電鏡圖。

具體實施方式

現結合附圖和具體實施方式對本發明進一步說明。

實施例一：

1)配制10ml氯金酸溶液于燒杯中，并加入轉子；

2)取20mg聚氯乙烯溶于5ml環已酮溶液；

3)將含有聚氯乙烯的環已酮溶液置于10ml氯金酸溶液上，構建水/環已酮界面；

4)通過轉子攪拌溶液，使氯金酸還原生成納米金粒子，并上浮到水/環已酮界面自組裝成納米組裝體；

5)待上層環已酮揮發以后，聚氯乙烯在界面成薄膜，并將納米金組裝體固定住；

6)將含有納米金組裝體的聚氯乙烯薄膜取出，最終得到柔性納米組裝體。

實施例二：

1)配制20ml氯金酸溶液于燒杯中；

2)取50mg聚氯乙烯溶于10ml環已酮溶液；

3)將含有聚氯乙烯的環已酮溶液置于20ml氯金酸溶液上，構建水/環已酮界面，并用保鮮膜密封燒杯；

4)將上述燒杯置于超聲儀中超聲，使氯金酸還原生成納米金粒子，并上浮到水/環已酮界面自組裝成納米組裝體；

5)將密封的保鮮膜除去，待上層環已酮揮發以后，聚氯乙烯在界面成薄膜，并將納米金組裝體固定住；

6)將含有納米金組裝體的聚氯乙烯薄膜取出，通過等離子體對薄膜進行處理，最終得到柔性納米組裝體。

實施例三：

1)配制20ml氯金酸溶液于燒杯中；

2)取50mg聚甲基丙烯酸甲酯溶于10ml環已酮甲苯混合液；

3)將含有聚甲基丙烯酸甲酯的環已酮甲苯溶液液置于20ml氯金酸溶液上，構建水/油界面，并用保鮮膜密封燒杯；

4)將上述燒杯置于超聲儀中超聲，使氯金酸還原生成納米金粒子，并上浮到水/油界面自組裝成納米組裝體；

5)將密封的保鮮膜除去，待上層溶劑揮發以后，聚甲基丙烯酸甲酯在界面成薄膜，并將納米金組裝體固定住；

6)將含有納米金組裝體的聚甲基丙烯酸甲酯膜取出，通過等離子體對薄膜進行處理，最終得到柔性納米組裝體。

實施例四：

1)配制20ml氯鉑酸溶液于燒杯中；

2)取50mg聚碳酸酯溶于10ml環已酮甲苯混合液；

3)將含有聚碳酸酯的環已酮甲苯溶液液置于20ml氯鉑酸溶液上，構建水/油界面，并用保鮮膜密封燒杯；

4)將上述燒杯置于超聲儀中超聲，使氯鉑酸還原生成納米鉑粒子，并上浮到水/油界面自組裝成納米組裝體；

5)將密封的保鮮膜除去，待上層溶劑揮發以后，聚碳酸酯在界面成薄膜，并將納米組裝體固定住；

6)將含有納米鉑組裝體的聚碳酸酯膜取出，通過等離子體對薄膜進行處理，最終得到柔性納米組裝體。

盡管結合優選實施方案具體展示和介紹了本發明，但所屬領域的技術人員應該明白，在不脫離所附權利要求書所限定的本發明的精神和范圍內，在形式上和細節上可以對本發明做出各種變化，均為本發明的保護范圍。