[發明專利]一種氮化碳基陰陽型可見光驅動膠體馬達的制備方法

有效

• 申請號: 202011268273.6
• 申請日: 2020-11-13
• 公開（公告）號: CN112546976B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 吳英杰;王賀;劉松;張琪涵
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: B01J13/02
• 分類號: B01J13/02
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

一種氮化碳基陰陽型可見光驅動膠體馬達的制備方法，本發明涉及一種可見光驅動膠體馬達的制備方法。本發明要解決現有光催化驅動的膠體馬達主要依賴于紫外光激發的問題。方法：一、制備聚電解質修飾后的模板微球；二、制備包覆有氮化碳殼層的微球；三、真空濺射。本發明用于氮化碳基陰陽型可見光驅動膠體馬達的制備。

技術領域

本發明涉及一種可見光驅動膠體馬達的制備方法。

背景技術

膠體馬達是指能夠將周圍環境中的化學能或光、電、磁等能量轉化為自身機械運動的膠體顆粒，亦稱活性膠體、微納米馬達。在膠體馬達的諸多驅動方式中，光驅動是指依靠外界的光子作為能量來源，進而產生光響應，通過不對稱的力來驅動膠體馬達運動的方式。在具體的反應過程中，光子照射到膠體馬達上的半導體材料表面。如果光子所攜帶的能量大于半導體材料帶隙，則吸收的光子會被傳導到導帶，并且會在導帶上產生空穴。光催化激發的載流子可以擴散到微粒的表面，進而參與周圍環境里的氧化還原反應。相對于其他驅動方式，光催化驅動有著格外的優勢，這不僅體現在可以通過控制特定波長的光控制膠體馬達的運動速度以及啟/停行為，而且作為一種外界物理場控制的方式，具有清潔低污染的優點。

目前為止，光催化驅動的膠體馬達主要依賴于二氧化鈦、氧化鋅等紫外光激發的半導體材料。但是紫外光只占光能的一部分，而且紫外光對人體有害，這無疑限制了膠體馬達的進一步應用。可見光輻射占自然界總輻射的45％～50％，有著更為廣泛的應用前景。

發明內容

本發明要解決現有光催化驅動的膠體馬達主要依賴于紫外光激發的問題，而提供一種氮化碳基陰陽型可見光驅動膠體馬達的制備方法。

一種氮化碳基陰陽型可見光驅動膠體馬達的制備方法，它是按照以下步驟進行的：

一、制備聚電解質修飾后的模板微球：

①、將聚醚酰亞胺修飾的模板微球浸漬于濃度為1mg/mL～3mg/mL帶正電荷的聚電解質水溶液中，震蕩4min～6min，然后用濃度為0.5mol/L～1mol/L的NaCl水溶液清洗3次～5次，再浸漬于濃度為1mg/mL～3mg/mL帶負電荷的聚電解質水溶液中，震蕩4min～6min，最后用濃度為0.5mol/L～1mol/L的NaCl水溶液清洗3次～5次；

②、重復步驟一①8次～12次，得到聚電解質修飾后的模板微球；

二、制備包覆有氮化碳殼層的微球：

①、將聚電解質修飾后的模板微球分散于熔融的單氰胺中；

所述的熔融的單氰胺與聚電解質修飾后的模板微球的質量比為1:(0.5～1)；

②、在溫度為65℃～70℃的條件下，浸漬5min～10min，然后在室溫下，在振蕩器上震蕩20s～40s；

③、重復步驟二②15次～25次，得到吸附熔融單氰胺的模板微球；

④、將吸附熔融單氰胺的模板微球放置于石英舟中并置于管式爐，在氬氣保護下，以升溫速率為2.5℃/min～5℃/min，將溫度升溫至500℃～550℃，然后在煅燒溫度為500℃～550℃的條件下，煅燒4h～5h，最后洗滌、離心及干燥，得到包覆有氮化碳殼層的微球；

三、真空濺射：

將包覆有氮化碳殼層的微球分散于去離子水中，得到包覆有氮化碳殼層的微球分散液，在親水基底上滴加包覆有氮化碳殼層的微球分散液，靜置10h～18h待自然鋪展成單層粒子，在電流20mA～30mA的條件下，將包覆有氮化碳殼層的微球通過真空濺射的方法在表面半修飾金屬殼，濺射時間為2min～5min，用去離子水將親水基底上的粒子沖洗下來，在轉速為3000r/min～4500r/min的條件下，離心2min～3min，得到Pt/g-C₃N₄ Janus膠體馬達；