[发明专利]纳米颗粒的表面处理方法

说明书

技术领域

本发明涉及纳米颗粒的表面处理方法。特别的，本发明涉及纳米颗粒的表面处理方法，通过所述方法，纳米颗粒在溶剂中的分散性提升，其中使用多元酸和含氮碱(例如胺)的混合物，或由多元酸和含氮碱形成的盐(如铵盐)或适合的甜菜碱。本发明还涉及依据本发明的方法可以得到的表面改性纳米颗粒。

背景技术

生产纳米颗粒的诸多方法是已知的。在这点上，术语“纳米颗粒”指粒度小于1μm的颗粒。所述类型的纳米颗粒具有广泛的用途，例如在包括防伪油墨的墨水的生产中、在金属或非金属基材的表面改性中、作为磷光或荧光材料、作为生物分子的标记物、作为聚合物填料、作为X射线造影剂等。

生产所述纳米颗粒的合成路径对本领域内的技术人员而言是已知的。公开的实例为WO 02/20696A1，EP 1473347A1和EP 1473348A1。本发明的方法也适用于von Haase等人(Journal of Physical Chemistry B，104，2824-2828)所述的纳米颗粒。

迄今，纳米颗粒，例如粒度在2nm-20nm之间，可以通过在高沸点溶剂中反应而大量制造。所述基本上无机和/或结晶性颗粒的通常良好的分散性会受到键合在纳米颗粒表面上的有机分子的相当大的影响。这些分子通常含有一个或多个，优选极性的，键合在纳米颗粒表面上的化学基团。所述键合可以通过离子相互作用和/或颗粒表面的共价键产生。

除了与颗粒表面相互作用的组分，这些有机分子通常含有至少一个其他组分，其极性确定了在任何给定溶剂中的分散性。在一些情况下，这也可以是与纳米颗粒表面相互作用的组分相同的组分。例如，长链烷烃导致颗粒在诸如己烷、甲苯或氯仿的弱极性或非极性溶剂中的溶解性(即分散性)的上升。

通常，与表面相互作用的基团是在纳米颗粒的合成期间添加以控制颗粒生长(从而控制粒度)和增加颗粒在反应介质中的溶解性(分散性)。而且，其还防止颗粒团聚，也就是，形成聚团。

然而，为使得颗粒在溶液中的生长过程期间通过与添加的试剂原料反应可以变成附着的，在合成条件下(例如反应温度)，有机分子必须是至少部分地从表面上可替换的。因此，有机分子对表面的键合强度必须不超过设定的最大值，否则，其不能被颗粒组分替换，而这对颗粒的生长是必要的。

这样制成的纳米颗粒因此在其表面上具有有机分子，确保其在反应介质中的分散性。然而，从工业角度上看，期望在合成后分离纳米颗粒，以使其能够更容易地储存。当分离纳米颗粒时，通常要实施洗涤或分离步骤。然而，这可导致一个问题，即在合成后的洗涤和清洁步骤中，一定比例的粘附在表面上的有机分子从纳米颗粒的表面上移除。这降低了颗粒的分散性。因此需要一种方法，可以包含洗涤和/或清洁步骤，并改善所述类型的纳米颗粒在分离后的分散性或溶解性。

还要确定的是，在合成期间和其后，键合在纳米颗粒表面上的有机分子适合反应介质。例如，对于非极性反应介质，使用具有非极性基团的有机分子。然而，对于各种应用，期望得到其中纳米颗粒从反应介质分散进不同溶剂中的分散体，所述溶剂的性质(例如极性)可能与反应介质不同。因此，所探求的是通常最可能的方法，使用这种方法，颗粒在所选溶剂中的分散性可以提升。溶剂不必限于在反应介质中使用的组分之一，而是应当尽可能自由选择，因为溶剂的极性主要取决于应用的类型。

发明内容

依据本发明用于纳米颗粒表面处理的方法解决了上述涉及的问题。本发明的一个目的是提供一种表面处理方法，凭借所述方法，改善了处理的纳米颗粒的分散性。本发明的一个特别目的是提高纳米颗粒的分散性，所述纳米颗粒在其合成后被分离并可以进行洗涤步骤。

因此，本发明涉及一种用于改善纳米颗粒的分散性的表面处理方法，所述纳米颗粒在合成后已经被分离并在分离后可以进行一个或多个洗涤步骤，其中所述方法包含用以下组分处理纳米颗粒：(i)一种或多种有机含氮碱和一种或多种多元酸，或(ii)一种或多种有机含氮碱和一种或多种多元酸的盐，或(iii)在分子中含有一种或多种含氮碱性基团和一种或多种多元酸基团的甜菜碱。

在此所用的表达“多元酸基团”或“多元酸”指这样的酸或酸基团，其完全离解可以释放2个或多个质子，所述质子在非离解条件下(例如pH0)与酸或酸基团的氧原子键合。

以下将含氮碱与多元酸的组合称作“酸/碱组合”。在没有由结合得到的其他结果的程度下，所述表达涵盖了组合(i)、盐(ii)以及甜菜碱(iii)。

发明详述