[發明專利]一種二氧化硅基Janus粒子及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202010231693.0
• 申請日: 2020-03-27
• 公開（公告）號: CN111392736A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發明（設計）人: 余傳明;李泳;鄧翠兒;曾圣威;卜卓琳;林雯毓;李楚毅;莊小惠;張兆霞;景占鑫
• 申請（專利權）人: 廣東海洋大學
• 主分類號: C01B33/18
• 分類號: C01B33/18
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

本發明公開了一種二氧化硅基Janus粒子及其制備方法和應用，其制備方法包括如下步驟：將摩爾比為1：0.007～0.014的硅酸酯和烷氧基硅烷溶于溶劑中，攪勻后加入一定量的弱堿性溶液，20～30℃反應6～12h后，經離心、干燥后制得二氧化硅基Janus粒子。該方法反應所需溫度較低，條件溫和，反應步驟少，制備出的Janus粒子呈均勻球形，該球表面具有明顯的不同形貌，其中一側光滑而另一側粗糙，光滑面具有親水性而粗糙面則具有親油性，可應用于穩定乳液、負載催化劑、藥物控釋等領域。

技術領域

本發明涉及無機功能納米粒子技術領域，更具體地，涉及一種二氧化硅基Janus粒子及其制備方法和應用。

背景技術

Janus粒子是一種具有雙親性、在性質上不對稱的固體小顆粒，即粒子一面親水，另一面疏水，這種具有局部親油性和局部親水性的固體粒子類似于表面活性劑，能夠吸附在水相和油相的界面處，主要用于Pickering乳液的穩定劑、增稠劑、催化劑。

Janus粒子的優勢在于：(1)乳液所需的膠體粒子濃度遠低于表面活性劑濃度，可降低乳化劑的用量，節約成本；(2)膠體粒子對人體和環境的毒害作用遠小于表面活性劑；(3)Janus粒子穩定的乳液體系不易受外界酸堿性、鹽濃度、溫度及油相組成的影響，具有更強的穩定性；(4)Janus粒子易于被修飾成具有酸堿、溫度或磁響應性，通過改變刺激條件可實現粒子的分離和回收。

目前，基于無機化合物粒子制備Janus粒子的方法主要有：拓撲選擇表面改性、微流體技術和控制成核生長法等，其中拓撲選擇表面改性法操作繁瑣，微流體技術對設備要求高且制備的離子尺寸單一，控制核成長法操作簡單、離子尺寸可調節。

中國專利CN201210347232.5公開了一種改性納米二氧化硅的制備方法，是一種選擇表面改性法，采用溶膠凝膠法酸堿共同催化制備納米二氧化硅，并用硅烷偶聯劑對納米二氧化硅進行原位改性，使納米二氧化硅由親水性轉為親油性。但是該方法繁瑣，反應溫度較高，且所得粒子不具有Janus粒子特有的區域雙親性。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有二氧化硅基Janus粒子的制備反應溫度較高，反應步驟繁瑣的缺陷和不足，提供一種二氧化硅基Janus粒子的制備方法，通過控制前驅體與改性劑的用量實現對二氧化硅粒子的區域改性，反應溫度較低，條件溫和，制備方法步驟少。

本發明的另一目的是提供一種二氧化硅基Janus粒子。

本發明的又一目的是提供一種二氧化硅基Janus粒子在制備乳液中的應用。

本發明上述目的通過以下技術方案實現：

一種二氧化硅基Janus粒子的制備方法，包括如下步驟：

將摩爾比為1：0.007～0.014的硅酸酯和烷氧基硅烷溶于溶劑中，攪勻后加入硅酸酯體積的1～3倍量的弱堿性溶液，20～30℃反應6～12h后，經離心、干燥后制得二氧化硅基Janus粒子。

本發明提供了一種制備二氧化硅基Janus粒子的方法，該方法在硅酸酯與改性劑的混合溶液中，通過調控硅酸酯與改性劑的配比，加入弱堿性溶液，以提供最合適的反應環境，反應后即可生成二氧化硅基Janus粒子，本發明的制備方法不需要高溫條件，步驟較少。

優選地，所述硅酸酯和烷氧基硅烷的摩爾比為1：0.01。

優選地，所述硅酸酯為硅酸四乙酯、四甲氧基硅烷、正硅酸丙酯、正硅酸異丙酯中的一種，作為反應的前驅體。

更優選地，所述硅酸酯為硅酸四乙酯。

優選地，所述烷氧基硅烷為十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷中的一種，作為反應的改性劑。

更優選地，所述烷氧基硅烷為十六烷基三甲氧基硅烷。