[發明專利]快速、高效且通用的交換膠體納米晶體表面配體的方法

有效

• 申請號: 201810337966.2
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN110386886B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 佟振合;高雨季;吳驪珠;李旭兵;孟澍臨
• 申請（專利權）人: 中國科學院理化技術研究所;中國科學院大學
• 主分類號: C07C319/12
• 分類號: C07C319/12;C07C323/52;C07C323/58;C07C51/41;C07C59/08;C09K11/02;C09K11/88;B82Y20/00;B82Y40/00
• 代理公司: 北京正理專利代理有限公司 11257
• 代理人: 趙曉丹

本發明公開了一種快速、高效且通用的交換膠體納米晶體表面配體的方法，其包括如下步驟：將表面含有疏水性有機配體的膠體納米晶體分散至有機溶劑中，得溶液；向得到的溶液中再加入配體交換試劑，經混合均勻后，完成膠體納米晶體表面配體的交換。該方法具有很好的普適性，對于多種類型的納米晶體(包括不同化學組成、不同表面配體、不同形貌的納米晶體)與多種類型的配體交換試劑(包括巰基、羧基、氨基、無機鹽等化合物)均能快速的實現表面配體的交換。該配體交換反應可以在數分鐘內完成，具有方法簡單、普適性好、原子經濟高等特點，為納米晶體的廣泛應用提供了理想途徑。

技術領域

本發明涉及納米材料領域。更具體地，涉及一種快速、高效且通用的交換膠體納米晶體表面配體的方法。

背景技術

自20世紀80年代德國科學家H.Gleiter教授提出納米晶體的概念并首次人工制備得到納米晶體以來，納米晶體材料因其具有獨特的結構特性和優異的物化性質，受到了各國科學家的廣泛關注和研究，尤其是在生物醫學材料、光學材料及能源轉化等領域。因此，納米材料的制備及修飾對納米材料的研究及在各領域的應用起著重要的推動作用。

熱分解法是膠體納米材料制備中的一種重要途徑，尤其是硫族納米晶體的合成[Chem.Soc.Rev.2011,40,5492-5513；Chem.Mater.2013,25,1351-1362；Chem.Soc.Rev.2014,43,7520-7535；Chem.Soc.Rev.2014,43,5234-5244；J.Mater.Chem.A2017,5,21669-21673.]。熱分解方法的合成策略主要是：以有機金屬化合物和硫族化合物為前驅體，在高沸點有機相溶劑中高溫分解、成核、生長，制備得到結晶度高、尺寸分布均一的膠體納米晶體。所制備得到的納米晶體，其表面通常被長鏈的有機配體如油酸、油胺、十四烷基磷酸等穩定，因此通過該方法制備得到的膠體納米晶體通常只能分散在正己烷、甲苯、三氯甲烷等極性較小的有機相溶劑中[Small 2009,5,154-168；Nano Res.2009,2,425-447；RSC Adv.2014,4,23505-23527.]。而在能源轉化等領域，制備的納米晶體通常需要轉移到水相中應用[J.Mater.Chem.A 2016,4,2856-2862；Nanoscale 2015,7,5767-5775.]。因此，開發一種簡單、高效、普適性好的配體交換方法，將熱分解法合成的膠體納米晶體表面的疏水性配體交換成為親水性或極性較高的短鏈有機配體，并將納米晶體由有機相轉移到水相或醇類等溶劑中，會極大的促進納米晶體在能源轉化等領域的應用和研究。

圍繞膠體納米晶體的配體交換，現有方法的配體交換策略是：將配體交換試劑溶解到水溶液或極性的甲醇等溶液中，同時將納米晶體溶液溶解到正己烷或三氯甲烷等有機溶劑中，并將兩種溶劑混合、充分攪拌，實現納米晶體在兩相間的配體交換反應。該方法所需配體交換試劑的量比較大、反應時間長、反應過程比較復雜、部分反應需要在加熱條件下完成，該方法的普適性也欠佳。以上因素限制了配體交換在不同體系中的推廣應用。

鑒于膠體納米晶體配體交換的重要性與必需性，發展一種反應迅速、操作簡便、普適性好、原子經濟的配體交換方式，是納米晶體研究和應用領域的一個重要課題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種快速、高效且通用的交換膠體納米晶體表面配體的方法，該方法反應迅速、操作簡便、普適性好。

為達到上述目的，本發明采用下述技術方案：

一種快速、高效且通用的交換膠體納米晶體表面配體的方法，包括如下步驟：

將表面含有疏水性有機配體的膠體納米晶體分散至有機溶劑中，得溶液；

向得到的溶液中再加入配體交換試劑，經混合均勻后，完成膠體納米晶體表面配體的交換。

優選地，所述混合的方法包括攪拌或超聲，混合的時間小于10min。