[發明專利]一種一步法快速制備柔性納米組裝體的方法

有效

• 申請號: 201710090692.7
• 申請日: 2017-02-20
• 公開（公告）號: CN107055466B
• 公開（公告）日: 2020-04-24
• 發明（設計）人: 鐘鷺斌;鄭煜銘;牛琦峰;張歡
• 申請（專利權）人: 中國科學院城市環境研究所
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;B82Y40/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

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。具體步驟如下：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。與現有技術相比，本發明提供的方法步驟簡單，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。

技術領域

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。

發明內容

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。