[發明專利]一種貴金屬/聚合物微球Janus粒子及其制備方法

有效

• 申請號: 201310692930.3
• 申請日: 2013-12-17
• 公開（公告）號: CN103694614A
• 公開（公告）日: 2014-04-02
• 發明（設計）人: 戴李宗;陳凌南;吳悅廣;曾碧榕;葉華立;陳國榮;許一婷;羅偉昂;項佳懿
• 申請（專利權）人: 廈門大學
• 主分類號: C08L51/08
• 分類號: C08L51/08;C08K3/08;C08F283/06;C08F212/08;B22F9/24
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭

技術領域

本發明涉及一種貴金屬/聚合物微球Janus粒子及其制備方法，確切的說是一種具有雙重性質的復合材料及其制備方法。

背景技術

Janus是古羅馬神話中具有前后兩張臉的雙面神。1991年Degennes在諾貝爾獲獎致辭中首次提出這一概念，用于表示微粒同時具有兩種不同特性的術語，自此以后，Janus粒子的研究才開始蓬勃發展。近年來，創新性的Janus粒子制備方法不斷出現，主要有Pickering乳液法、相分離法、微流體法、自組裝法、平面半屏蔽法等。Janus粒子包含的范圍也有了進一步的擴展，球形、柱形、碟形、雪人形、漢堡形、啞鈴形、半樹莓形的不對稱粒子，甚至不對稱樹枝狀大分子以及嵌段共聚物形成的單分子不對稱膠束都可以列入雙面粒子范疇。事實上，這種非中心對稱或非均勻球并非是完全意義上形貌和形狀的非對稱，而且包含微球兩面在化學組成及性能方面的不對稱性。正是由于Janus粒子特殊的物理化學性質給材料設計帶來了新的思路，使這類材料受到人們極大的關注，在功能表面活性劑、自組裝和分子識別、光電生物傳感器和靶向給藥等領域展現出廣泛的應用前景。

在Janus粒子領域，Nie等（Z.Nie,W.Li,S.Xu,et?al,J.Am.Chem.Soc.,2006,128,9408-9412.）用連續微流體方法合成了粒徑40～400μm高度分散的三相Janus粒子。當相組分體積分數改變，三相Janus粒子形成的聚集體數目會發生相應的改變，通過與牛血清蛋白的共價結合實現表面的功能化。這種方法雖然可以精確控制粒子化學成分，但是只能制備亞微米尺度的粒子且無法大量制備。Gu等（H.Gu,Z.Yang,J.Gao,et?al,J.Am.Chem.Soc.,2004,127,34-35.）報道了一種雪人型復合微球，以Fe3O4、FePt或Au為前驅體粒子，使油相和事先含有硝酸銀的水相形成乳液，通過還原銀離子使納米銀沉積于暴露在水相一面的前驅體粒子表面，形成雪人型Janus粒子。這種方法所制備的Janus粒子兩組分均為無機粒子，不易對其進一步的修飾與功能化，具有一定的局限性。Nagle等（L.Nagle,D.Fitzmaurice,Adv.Mater.,2003,15,933-935.）以多微孔膜作為模板，將單個納米金粒子通過膜孔沉積到氨化后的SiO2粒子上，制得啞鈴Janus納米粒子。這種方法制備的Janus粒子形狀、尺寸、組成及結構都可以進行設計，但是產率較低且模板制作費用比較高。楊振忠等（復合Janus膠體顆粒及改性Janus膠體顆粒與它們的制備方法，中國專利，公開號：CN101885813A）以無機粒子為種子，結合硅烷偶聯劑改性、種子乳液聚合、無機表面刻蝕、聚合物凝膠誘導復合功能物質等制備了一種Janus粒子。這種Janus粒子的制備工藝較為復雜且攪拌對其進行功能化修飾?？偟膩碚f，Janus粒子因為形貌和化學性質上的不對稱性具有重要的研究與應用價值，尋求一種簡單便捷的制備工藝及對Janus粒子的進一步可修飾性以滿足不同的需求顯得尤為重要。

本發明一種貴金屬/聚合物微球Janus粒子及其制備方法，采用微乳液法一步合成具有核—殼結構的聚合物微球，并以此為載體，在表面生長貴金屬，通過控制反應物活性、濃度等實現對Janus粒子結構及尺寸的控制。不僅如此，本發明Janus粒子的聚合物微球殼層含有豐富的功能基團，便于對其進行改性與修飾，拓寬其應用領域。

發明內容

本發明目的在于提供一種貴金屬/聚合物微球Janus粒子及其制備方法。

所述Janus粒子由化學性質完全不同的聚合物微球和貴金屬兩部分組成。

所述聚合物微球具有采用微乳液法一步合成，具有核—殼結構，內核為聚苯乙烯，殼層為聚馬來酸異醇雙酯含豐富的功能羥基。

所述馬來酸異醇雙酯是一種可聚合的非離子表面活性劑，由十八醇、馬來酸酐、聚乙二醇經過兩步酯化反應而成。

所述貴金屬為金、銀、鉑、鈀中的一種。

所述貴金屬/聚合物微球Janus粒子的制備方法如下：

（1）核—殼結構聚合物微球的制備

將馬來酸異醇雙酯溶于去離子水中，攪拌0.5～1小時后加入苯乙烯單體繼續攪拌1～2小時后加入引發劑升溫至60～65℃反應12～24小時即可得到具有核—殼結構聚合物微球乳液。其中，馬來酸異醇雙酯的含量為0.1%～2wt%，苯乙烯單體的含量為1%～10wt%，余量為去離子水；引發劑為水溶性引發劑，如過硫酸鉀、過硫酸銨等，用量占苯乙烯單體的0.1%～1wt%。

（2）貴金屬/聚合物微球Janus粒子的制備