一种一步法快速制备柔性纳米组装体的方法与流程

本发明涉及纳米技术领域，更具体地说，尤其涉及一种一步法快速制备柔性纳米组装体的方法。

背景技术：

纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围(1～100nm)或由它们作为基本单元构成的材料。组装的纳米材料不仅具有纳米材料的特性(如量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应)，又具有由纳米材料组装而引起的新效应(如量子耦合效应和协同效应等)。通过各层次的结构设计及化学修饰技术，主动操控纳米结构单元，构筑具有崭新功能和特性的二维和三维等高级结构，不仅使纳米器件成为可能，也由此带来了一系列新的物理和化学性质。纳米材料自组装的出现，标志着纳米材料科学研究进入了一个崭新的阶段。

在纳米材料的组装的报道中，所采用的方法主要分为“自上而下”(top-down)和“自底而上”(bottom-up)两类。“自上而下”是将大块材料经改性或者分割成较小的所需形状，过程中通常涉及到去除或蚀刻工艺以获取最终的形状，如常规的光刻技术。然而，这类方法步骤复杂，成本较大，而且由于分辨率有限，对粒径小和直径小的材料无能为力。“自下而上”的出现则为纳米组装提供了一个新思路。它是指基本结构单元(分子，纳米材料，微米或更大尺度的物质)自发形成有序结构的一种技术从下而上的方法，主要通过模板法、界面组装法、外场驱动组装法和溶液中组装法等手段对纳米材料进行组装，如专利zl201110003071.3，zl201210103411.4和zl201310538059.1。但是这类方法需要先制备低维纳米材料，然后再将其通过后续组装来获得各种纳米组装体，制备过程还是不够简便。此外，在合成低维纳米材料的时候，为了使纳米材料前躯体还原和保证所制备纳米材料在溶液中的稳定性，大量还原剂和表面活性剂是必须。相比使用硬基底的纳米组装体，柔性纳米组装体在实际应用中更具广泛性。

技术实现要素：

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种一步法快速制备柔性纳米组装体的方法，该方法步能一步法直接从纳米材料前躯体，形成柔性纳米组装体，具有快速、简便和经济的特点，并适用于多种纳米材料组装体的制备。此外，该方法无需借助外力，可利用溶剂本身的还原性直接将纳米材料前躯体还原成纳米材料，且整个过程中无需表面活性剂，不仅降低成本和步骤，而且能使所制备的柔性纳米组装体具有更洁净的表面，具有更好的应用前景。相比于其它方法构建的纳米组装体，难于对组装后的纳米组装体进一步调控。本发明制备了柔性纳米组装体，通过后期进行进一步处理，如等离子处理，还可以进一步调控柔性纳米组装体中材料的间距，高分子薄膜对纳米组装体的包裹程度，以及高分子薄膜的亲疏水性等，使得所制备的柔性纳米组装体的性能进一步提升。

本发明提供了一种一步法快速制备柔性纳米组装体的方法，包括以下步骤：步骤a）配制纳米材料前躯体水溶液；步骤b）配制与纳米材料前躯体溶液互不相溶,且密度较小的溶液；步骤c）往步骤b）中溶液里加入高分子聚合物；步骤d）将步骤c）中溶液置于步骤a）中溶液的上方，构建液-液界面；步骤e）利用步骤c）中溶剂的还原性将纳米材料前躯体还原成纳米材料，同时在搅拌、超声、震荡等方式辅助下，促使生成的纳米材料在液-液界面自组装形成纳米组装体；步骤f）待上层溶剂挥发后，上层溶液中的高分子聚合物将在界面处成膜，并将纳米组装体固定住；步骤g）将含有纳米组装体的高分子膜取出，最终得到柔性纳米组装体。

本发明的优点是：

1）本发明无需事先合成低维纳米材料，可实现一步法直接从纳米材料前躯体，形成柔性纳米组装体，具有快速、简便和经济的特点。

2）本发明能在没有外力作用下，直接利用溶剂本身的还原性将纳米材料前躯体还原成纳米材料，具有简单、高效的特点。

3）本发明在合成纳米材料的时候无需表面活性剂，不仅降低成本和步骤，而且能使所制备的纳米组装体具有更洁净的表面，有利于纳米组装体活性表面的暴露，具有更好的应用前景。

3）本发明所制备的柔性纳米组装体，由柔性纳米组装体和高分子薄膜组成，具有强健、牢固、质轻和柔韧的优点。

4）通过等离子体处理，柔性纳米组装体中纳米材料的间距，高分子薄膜对纳米组装体的包裹程度，以及高分子薄膜的亲疏水性易于调控，扩大其应用范围。

附图说明

图1为实施例一条件下，所制备的柔性纳米金组装体的照片。

图2为实施例儿条件下，所制备的柔性纳米金组装体的扫描电镜图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。

实施例一：

1)配制10ml氯金酸溶液于烧杯中，并加入转子；

2)取20mg聚氯乙烯溶于5ml环已酮溶液；

3)将含有聚氯乙烯的环已酮溶液置于10ml氯金酸溶液上，构建水/环已酮界面；

4)通过转子搅拌溶液，使氯金酸还原生成纳米金粒子，并上浮到水/环已酮界面自组装成纳米组装体；

5)待上层环已酮挥发以后，聚氯乙烯在界面成薄膜，并将纳米金组装体固定住；

6)将含有纳米金组装体的聚氯乙烯薄膜取出，最终得到柔性纳米组装体。

实施例二：

1)配制20ml氯金酸溶液于烧杯中；

2)取50mg聚氯乙烯溶于10ml环已酮溶液；

3)将含有聚氯乙烯的环已酮溶液置于20ml氯金酸溶液上，构建水/环已酮界面，并用保鲜膜密封烧杯；

4)将上述烧杯置于超声仪中超声，使氯金酸还原生成纳米金粒子，并上浮到水/环已酮界面自组装成纳米组装体；

5)将密封的保鲜膜除去，待上层环已酮挥发以后，聚氯乙烯在界面成薄膜，并将纳米金组装体固定住；

6)将含有纳米金组装体的聚氯乙烯薄膜取出，通过等离子体对薄膜进行处理，最终得到柔性纳米组装体。

实施例三：

1)配制20ml氯金酸溶液于烧杯中；

2)取50mg聚甲基丙烯酸甲酯溶于10ml环已酮甲苯混合液；

3)将含有聚甲基丙烯酸甲酯的环已酮甲苯溶液液置于20ml氯金酸溶液上，构建水/油界面，并用保鲜膜密封烧杯；

4)将上述烧杯置于超声仪中超声，使氯金酸还原生成纳米金粒子，并上浮到水/油界面自组装成纳米组装体；

5)将密封的保鲜膜除去，待上层溶剂挥发以后，聚甲基丙烯酸甲酯在界面成薄膜，并将纳米金组装体固定住；

6)将含有纳米金组装体的聚甲基丙烯酸甲酯膜取出，通过等离子体对薄膜进行处理，最终得到柔性纳米组装体。

实施例四：

1)配制20ml氯铂酸溶液于烧杯中；

2)取50mg聚碳酸酯溶于10ml环已酮甲苯混合液；

3)将含有聚碳酸酯的环已酮甲苯溶液液置于20ml氯铂酸溶液上，构建水/油界面，并用保鲜膜密封烧杯；

4)将上述烧杯置于超声仪中超声，使氯铂酸还原生成纳米铂粒子，并上浮到水/油界面自组装成纳米组装体；

5)将密封的保鲜膜除去，待上层溶剂挥发以后，聚碳酸酯在界面成薄膜，并将纳米组装体固定住；

6)将含有纳米铂组装体的聚碳酸酯膜取出，通过等离子体对薄膜进行处理，最终得到柔性纳米组装体。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。