[發明專利]一種基于黑磷納米片的多功能反應平臺及其構建方法和應用

在審

• 申請號: 201910843187.4
• 申請日: 2019-09-06
• 公開（公告）號: CN110844895A
• 公開（公告）日: 2020-02-28
• 發明（設計）人: 張斌;曹亞明;顏青;樊菲;陳彧
• 申請（專利權）人: 華東理工大學
• 主分類號: C01B25/00
• 分類號: C01B25/00;C08G73/06;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 上海三和萬國知識產權代理事務所(普通合伙) 31230
• 代理人: 任艷霞

本發明涉及一種基于黑磷納米片的多功能反應平臺及其構建方法和應用。借鑒貽貝靈感化學，利用多巴胺能在弱堿性條件下發生自聚合的特性，在各種基底表面形成聚多巴胺薄膜涂層。聚多巴胺薄膜涂層表面擁有大量的鄰苯二酚，吡啶和吡咯官能團，這使得許多功能性材料能夠通過邁克爾加成反應和單電子自由基聚合反應等接枝到經聚多巴胺修飾后的黑磷納米片表面，從而達到對黑磷納米片功能性調控的目的，拓寬了基于黑磷材料的應用范圍。本發明適用于4，4，4，4?四叔丁基氧鈦酞菁(tBu₄PcTiO)，氨基(多聚左旋賴氨酸)，巰基(甲氧基聚乙二醇巰基)，鹵素(2?溴丙酰溴)等能與聚多巴胺反應的功能性材料。

技術領域

本發明屬于多巴胺自聚成膜成膜修飾黑磷納米片構建多功能反應平臺的技術領域。借鑒貽貝靈感化學，利用多巴胺在弱堿性條件下發生自聚合，并緊密粘附在各種基底表面形成聚多巴胺薄膜涂層。由于聚多巴胺薄膜涂層表面擁有大量的鄰苯二酚，吡啶和吡咯官能團，這使得許多功能性材料能夠通過邁克爾加成反應和單電子自由基聚合反應等接枝到經聚多巴胺修飾后的黑磷納米片表面，從而達到對黑磷納米片功能性調控的目的，拓寬了基于黑磷材料的應用范圍。

背景技術

作為后石墨烯時代的又一種層狀二維材料，少層黑磷二維材料具有隨層數可調節的直接能帶間隙，出色的面內各向異性，較高的載流子遷移率及寬帶非線性光學響應等特點，使其在光電功能材料等方面有著廣泛的應用。但由于黑磷材料并不穩定，在常規大氣環境下幾個小時內就會發生嚴重的材料降解。

貽貝，是一種自然界常見的雙殼貝類軟體動物，它能以高結合強度(高黏度)將自身緊密地固定在幾乎所有類型的基底表面上，即便所修飾的基底表面非常潮濕。根據這一特性，科學家們開發出了一種新型的材料表面成膜修飾方法-貽貝靈感化學(MusselInspiredChemistry)。貽貝靈感化學是一種簡單有效且綠色溫和的反應方法，能用于不同材料和基底的表面改性，且不論基底的大小，形狀和組成^[。因此可以通過貽貝化學法，在黑磷薄膜表面自聚生長了一層均勻的聚多巴胺生物薄膜，對二維黑磷材料實現了表面成膜功能化修飾，從而構建了一個可實現多功能用途的生物反應平臺。這種技術首先了利用多巴胺自聚過程中對所黏附基底的還原特性和反應過程中的耗氧行為^[，使得反應過程中容易與氧氣作用而發生降解的二維黑磷材料處于一個低氧濃度的反應環境；當自聚反應完成之后在黑磷表面形成的致密聚多巴胺薄膜能夠實現對二維黑磷材料的有效保護，如同對黑磷材料進行了一次“生物封裝”，為提高二維黑磷材料的空氣穩定性提供了新的策略；其次，不同于其他修飾方法會對二維黑磷材料的晶格結構產生一定程度的破壞，這種修飾方法反應條件簡單、溫和，不會對二維黑磷材料的晶格結構產生破壞作用；最后，該修飾方法能夠最大限度地保留少層黑磷二維材料的本征特性，又能通過聚多巴胺表面可實現的各類反應，對該反應平臺性能實現有效地調控，使得其在如防腐蝕，抗菌，光熱治療等研究領域有更大的應用前景。

發明內容

基于貽貝靈感化學簡單有效且綠色溫的特點，利用聚多巴胺成膜修飾黑磷納米片有兩個目的。

本發明其中的第一個目的在于提供一種基于黑磷納米片的多功能反應平臺及其構建方法。

本發明其中的再一個第二個目的在于提供一種提高黑磷材料的空氣穩定性的新策略。

本發明第三個目的是基于黑磷納米片的多功能反應平臺的應用，即，許多功能性材料能夠接枝到經聚多巴胺修飾后的黑磷納米片表面，從而對黑磷納米片功能性調控。

本發明的技術方案是：

一種基于黑磷納米片的多功能反應平臺，即聚多巴胺表面成膜修飾黑磷納米片構建多功能反應平臺，其結構式如下式PDA-cappedBP所示：