[发明专利]一种介孔有机氧化硅异向包裹介孔铂纳米颗粒的Janus纳米复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种介孔有机氧化硅异向包裹介孔铂纳米颗粒的Janus纳米复合材料，首先利用金属盐辅助合成介孔铂纳米颗粒，然后在其表面异向生长乙烷基桥联的介孔有机氧化硅纳米壳层，使得有机氧化硅在铂纳米颗粒表面不对称包覆，从而得到具有Janus结构的纳米复合材料，该纳米复合材料的尺寸均一、分散性好，并且具有很好的催化性能，其结构中同时具有两种独立的孔道，其中，异向生长的介孔有机氧化硅纳米壳层具有尺寸为2～3.5nm的放射状的介孔结构，被包裹的介孔铂纳米颗粒具有尺寸为8～15nm的孔道结构；这种具有独立的多级孔结构的特性为该有纳米复合材料在纳米医学方面的应用提供了新的可能。

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，具体涉及一种介孔有机氧化硅异向包裹介孔铂纳米颗粒的具有Janus结构的纳米复合材料及其制备方法。

背景技术

自de Gennes首次用Janus描述表面同时具有不同化学性质的颗粒以来，表面具有多重性质的材料研究成为材料领域的研究热点。表面同时具有双重性质的Janus颗粒为解决纳米材料的功能化和分散性提供了有效途径，双重性质集成将产生新的性质，这对促进新材料的发展具有重要的现实意义，Janus材料已经在固体颗粒乳化剂、组装、光学探针和催化等领域展示出优异性能和诱人的应用前景。

介孔铂纳米颗粒因为具有的特殊的孔结构，有利于反应物快速有效的传输等特点，已经被广泛的研究。为了精准调控这种介孔材料的性质，就需要设计他们的孔结构。相关文献已经报到过如何利用去合金化，电置换反应，电化学沉积，硬模板和软模板等方法来调控这种介孔材料的性质。其中，软模板法是一个基于简单化学还原反应的方法，由于操作简单，经济有效而备受瞩目。

介孔有机氧化硅纳米颗粒不仅具有大比表面积，高的孔容，有序的孔道，而且其骨架中可以掺杂各种各样的有机基团，从而赋予其丰富的功能。为了满足应用的需求，人们已经合成出了不同的形态，例如包裹球形、棒状或片层结构的PMO材料。但是仅仅从形态上进行调控还无法满足日益提升的应用需求，因此，构建基于介孔有机氧化硅材料的多组分的具有Janus结构的复合材料显得非常重要。

目前，将介孔有机氧化硅与金属纳米颗粒复合的结构已有报道(Li X,Zhou L,WeiY,El-Toni A M,Zhang F,Zhao D.J.Am.Chem.Soc.,2014,136:15086-15092.)，但是介孔有机氧化硅异向包裹介孔铂纳米颗粒的具有Janus结构的纳米复合材料及其制备方法还未见公开，这种类型的纳米复合材料在材料领域依然具有深刻的研究意义。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明旨在提供一种介孔有机氧化硅异向包裹介孔铂纳米颗粒的Janus纳米复合材料及其制备方法。该纳米复合材料的制备方法简单，成本低廉，可大规模生产；非对称的结构使得材料表现出各异向性；多组分的结构提升了材料的催化性能。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：一种介孔有机氧化硅异向包裹介孔铂纳米颗粒的Janus纳米复合材料，所述Janus纳米复合材料具有非对称生长的Janus结构，其结构中同时具有两种独立的孔道，其中，异向生长的介孔有机氧化硅纳米壳层具有尺寸为2～3.5nm的放射状的介孔结构，被包裹的介孔铂纳米颗粒具有8～15nm的孔道结构。

进一步地，所述Janus纳米复合材料的颗粒粒径为120～285nm，其中作为内核的介孔铂纳米颗粒的尺寸为50～90nm，异向生长的介孔有机氧化硅纳米壳层的尺寸为70～210nm。

进一步地，所述Janus纳米复合材料的比表面积为600～800m²/g。

一种介孔有机氧化硅异向包裹介孔铂纳米颗粒的Janus纳米复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将嵌段共聚物和金属盐溶解在水和还原剂中，用超声仪器超声，直到溶质完全溶解，然后将铂酸溶液加入上述溶液，在40～90℃条件下反应6～18h，离心得到介孔铂纳米颗粒；