Page 17 - 精细化工2019年第10期
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第 10 期                高党鸽，等:  基于模板法制备两亲性 Janus 纳米粒子及其应用进展                               ·1983·


            应室内，然后辉光放电产生高能粒子，这些粒子将
            击断气体分子的化学键，使气体分子分解，进而开
            始化学反应生成所需的固体产物，并沉积在基体表
            面上  [11] 。Panwar 等 [12] 利用聚苯乙烯熔点温度将 SiO 2
            纳米粒子部分嵌入在聚苯乙烯膜上，然后对 SiO 2 裸
            露的部分通过 PCVD 处理，使疏水性基团—F 沉积

            在基体表面上，基体由亲水性转变为疏水性，如图                                 图 4    软模板法合成两亲性 Janus 粒子示意图
            3 所示，最后用有机物溶解聚苯乙烯膜，释放粒子                            Fig.  4    Schematic  diagram  of  synthesizing  amphiphilic
            得到两亲性 Janus SiO 2 粒子。                                     Janus particles by soft template method

                                                               是在一定条件下将熔融石蜡通过乳化、剪切作用于
                                                               水中形成乳液，加入的粒子自发地在液-液面进行自
                                                               组装，冷却至室温熔融石蜡凝固后，粒子能够固定
                                                               在石蜡微球的表面；然后使用亲水性聚合物改性暴
                                                               露在石蜡外面的粒子半球；用氯仿溶解石蜡释放出

                                                               粒子，再用疏水性聚合物对粒子的另一半球面进行
               图 3    等粒子体刻蚀制备两亲性 Janus SiO 2 粒子      [12]     修饰，最后得到两亲性 Janus 粒子           [17-19] 。
            Fig. 3    Preparation of amphiphilic Janus SiO 2  particles by   原子转移自由基聚合（Atom  Transfer  Radical
                   equal particle etching [12]
                                                               Polymerization, ATRP）具有优异的活性及可控性的
                 等离子体刻蚀法是采用高频辉光放电反应，使                          特点，为了实现对高分子链末端功能化，研究者结
            反应气体激活成活性粒子，这些活性粒子扩散到需                             合了 ATRP 法制备 Janus 粒子。如图 5a 所示，Berger
            刻蚀的部位与被刻蚀材料进行反应，形成挥发性反                             等 [20] 采用石蜡固定 SiO 2 纳米粒子，在纳米 SiO 2 裸
            应物而被去除。利用这一原理可以从基体上去除覆                             露的半球上负载 ATRP 引发剂，通过聚合反应在载
            盖在粒子上的表面修饰材料，然后对粒子暴露出来                             有 ATRP 引发剂的半球接枝叔丁基丙烯酸，在粒子
            的部分修饰不同的有机功能化或反应性的半球。                              另一边接枝 N-乙烯基吡咯烷酮；通过这一方法，制
            Ling 等  [13] 首先旋涂单层的 5  μm  SiO 2 ，然后旋涂            备了具有不同极性、电荷特性以及 pH 敏感的聚电
            PMMA 以完全覆盖 SiO 2 ；进而，通过氧等离子体的                      解质 Janus 纳米粒子，并通过了 FITC（fluoresce
            刻蚀时间控制 PMMA 薄膜的厚度，对 SiO 2 暴露的                      isothiocyante）对 Janus 纳米粒子进行表征，如图 5b
            面积进行调控；最后，去除残留 PMMA 层后，在暴                          所示证明了粒子的不对称结构。
            露的 SiO 2 表面连接另一种聚合物，制备单功能 Janus                        研究者利用亲水-疏水单体的相互作用，限制粒
            粒子、双功能 Janus 粒子和各向异性 Janus 粒子。                     子在液-液界面的转动制备两亲性 Janus 纳米粒子                [22] 。
                 硬模板具有较高的稳定性和良好的窄间限域作                          如图 6a 所示，Zhang 等     [21] 首先用偶氮类自由基引发
            用，能严格地控制纳米粒子的大小和形貌                    [14] ，可以     剂改性 SiO 2 粒子，然后将粒子引入到苯乙烯和水的
            制备出形貌比较规整、性能优良的两亲性 Janus 粒                         混合物中，SiO 2 粒子被吸附在液-液界面处，在界面
            子。在制备过程中的关键技术是实现粒子的单层排                             同时引发两种单体聚合制备两亲性 Janus 纳米粒子。
            列，但是粒子的单层粒子排列只能覆盖基体表面的                             通过金属 Au 对 Janus 纳米粒子进行表征，如图 6b
            80% [15] ，难以达到紧密排列。因此，这种方法制备                       所示，金属 Au 只在粒子的一边富集，证明了粒子
            Janus 粒子效率极低，不能达到工业生产的要求，从                         的不对称结构。这种方法适用于各种粒子的改性，
            而使其使用受限。                                           Liu 等 [23] 通过这种方法制备了聚苯乙烯(PS)和聚甲
            2.2   软模板法                                         基丙烯酸 N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)的两
                 软模板法是采用空气、液滴、气泡等非固体材                          亲性 Janus Au 纳米粒子。
            料作为模板来制备 Janus 纳米粒子            [16] 。如图 4 所示，          软模板法制备 Janus 纳米粒子的优势在于模板的
            通过改性使粒子的两边分别沉浸在不同相中，在一                             去除非常方便，可以制备大量的 Janus 纳米粒子，且
            定的反应条件下，使纳米粒子的两边同时进行聚合                             粒子的粒径和组成可调节。采用软模板法制备两亲性
            反应，最后通过有机溶剂释放粒子，得到 Janus 纳                         Janus 颗粒作为一种高效的方法得到了广泛的关注，
            米粒子。                                               但是目前对于该方法制备的样品通常形貌不好、粒
                 最早通过软模板法制备 Janus 纳米粒子，首先                      径不够均一，因此该方法还处在实验室研究阶段。
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