【摘 要】
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具有各向异性和优异功能整合性的Janus胶体粒子,在材料科学,生物医学和环境等领域内都具有广泛的应用前景。但是Janus胶体粒子的制备方法一直是近些年来的研究难点。目前,Janus胶体粒子的各类制备方法已经可以对Janus结构进行丰富多样的设计。但是,Janus胶体粒子在稳定制备方面还存在着不足。而且,也急需一种通用性强的Janus结构设计路线来满足胶体粒子在实际应用中的多样化需求。因此,本文以S
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具有各向异性和优异功能整合性的Janus胶体粒子,在材料科学,生物医学和环境等领域内都具有广泛的应用前景。但是Janus胶体粒子的制备方法一直是近些年来的研究难点。目前,Janus胶体粒子的各类制备方法已经可以对Janus结构进行丰富多样的设计。但是,Janus胶体粒子在稳定制备方面还存在着不足。而且,也急需一种通用性强的Janus结构设计路线来满足胶体粒子在实际应用中的多样化需求。因此,本文以SiO2微球作为胶体模型,设计出从其微球的可控合成,到制备Janus SiO2模板和SiO2 Janus粒子(SiO2 JPs)的完整路线,旨在为Janus胶体粒子的程序化和多样化制备提供方法。主要研究内容如下:1)基于St(?)ber法和溶胶种子法可控合成单分散SiO2微球。首先探究St(?)ber法中氨水(NH3·H2O),超纯水(H2O)和硅酸四乙酯(TEOS)的浓度对SiO2微球粒径和形貌的影响。通过调控三者比例,单次合成了粒径较大且单分散性保持良好的亚微米级SiO2微球种子(500 nm)。然后探究溶胶种子法生长SiO2微球时,二次成核现象与TEOS一次添加量的关系。通过调整一次加样为分次加样,成功抑制了二次成核现象的发生,实现了在2μm内可控合成单分散性良好的SiO2微球。2)基于Pickering乳液法制备出稳定的Janus SO2模板。首先对影响Pickering乳液的形成及其乳化结果的因素进行探究,优化得出制备Janus SiO2模板的条件:石蜡用量为1 g,SiO2微球用量为400μL,最佳搅拌速度为1500 rpm,乳化时间为20 min。随后探究得出阳离子表面活性剂DDAB对Janus SiO2模板的调控:Janus SiO2模板上的SiO2微球的包埋深度随DDAB浓度的增大而加深。并且以500 nm和2μm SiO2微球为例实现其不对称修饰面比例的控制。3)验证Janus SiO2模板的通用性。首先利用硅烷偶联剂3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)和3-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTS)对SiO2 Janus模板进行氨基和巯基修饰,成功制备出表面化学性质不对称的SiO2 Janus粒子(SiO2@NH2 JPs和SiO2@SH JPs)。其次基于SiO2@NH2 JPs和SiO2@SH JPs的各向异性,进一步修饰制备出SiO2@Pt JPs和SiO2@FITC JPs。基于Janus SiO2模板的功能化SiO2 JPs的成功制备验证了模板的通用性。
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