[发明专利]基于非对称纳米孔道的嵌段共聚物自组装体的制备方法

说明书

本发明涉及嵌段共聚物的受限自组装，具体涉及基于非对称纳米孔道的嵌段共聚物自组装体的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。本发明解决的技术问题是提供一种基于非对称纳米孔道的嵌段共聚物自组装体的制备方法。该方法以嵌段共聚物PS‑b‑P4VP和均聚物hPS为原料，利用非对称纳米孔道制备具有pH响应性的嵌段共聚物自组装体，并研究了可控离子在经受限自组装后的纳米孔道中的输运性质，通过改变共聚物与均聚物的比例，获得了不同结构的自组装体。该方法简单方便、重复性好、对设备和工艺条件要求低、形貌易于观察、性质易于检测，得到的自组装体，有着应用于先进能源转换体系的发展潜力。

技术领域

本发明涉及嵌段共聚物的受限自组装，具体涉及基于非对称纳米孔道的嵌段共聚物自组装体的制备方法，属于纳米材料制备技术领域。

背景技术

分子自组装在自然界和日常生活中无处不在。基于相似的原理，嵌段共聚物在本体和水溶液中也能够自组装形成一系列形态各异的嵌段共聚物聚集体结构。近年来，伴随着纳米科学的蓬勃发展，由嵌段共聚物自组装形成的纳米结构在纳米光刻、药物传递、光子晶体、催化、生物矿化等领域均展现出了潜在的应用前景，引起了人们的广泛关注。这些潜在的应用要求嵌段共聚物在纳米尺度下能构造出具有特殊形态的自组装结构。因而，对自组装纳米结构进行有效的控制显得尤为重要。

大多数情况下，嵌段共聚物的自组装往往会受到空间的限制。特殊的受限环境赋予组装体精细的结构和独特的功能。因此，研究空间限制作用对嵌段共聚物自组装行为及自组装纳米结构的影响，对于构筑丰富新颖、长程有序的纳米结构和制备功能性聚合物材料具有很强的现实意义和理论价值。

纵观国内外关于嵌段共聚物受限自组装的研究，始终贯穿着理论模拟和实验研究的两条主线。由于诸多因素的制约，实验研究方面的发展存在着滞后性，许多理论预测的结构还有待实验进一步的验证。目前关于具有功能性及响应性的嵌段共聚物受限自组装的研究非常少见，受限效应对组装体功能性的影响还需要进一步深入研究。

仿生智能纳米孔道作为当今材料、化学、物理学、纳米技术等领域共同关注的研究热点，纳米孔道的各种特殊离子输运性质涵盖了生物医学、能源、传感、检测等众多领域，具有广阔的应用前景。纳米孔道不仅是优良的纳流体器件、分子筛和生物传感器，还为实现限域空间组装体的构型研究提供了一种潜在而简便的方法。智能纳米孔道中离子输运性质主要包括三种，即离子门控、离子整流和离子选择性。其中，离子整流现象是指由孔道结构和组成的非对称性引起的离子在一个方向上的输运能力大于另一个方向上的离子输运能力。传统的嵌段共聚物二维受限自组装基于对称的纳米孔道，如利用多孔阳极氧化铝模板进行嵌段共聚物自组装。因此，利用非对称纳米孔道进行具有功能性及响应性的嵌段共聚物受限自组装的研究，有助于得到具有离子整流特性的纳米孔道和丰富结构的功能性聚合物材料。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供一种基于非对称纳米孔道的嵌段共聚物自组装体的制备方法。

本发明非对称纳米孔道的嵌段共聚物自组装体的制备方法，包括如下步骤：

a、非对称纳米孔道的制备：采用径迹刻蚀技术，制备得到具有非对称纳米孔道的PET薄膜；

b、自组装：将a步骤的具有非对称纳米孔道的PET薄膜浸入含嵌段共聚物的溶液中进行自组装，在饱和CHCl₃气氛中自组装20～24h，温度为25～30℃，得到包含自组装体的PET薄膜；所述嵌段共聚物为聚苯乙烯-聚-4-乙烯基吡啶；

c、去除PET薄膜：将包含自组装体的PET薄膜至于氢氧化钠溶液中，保持温度50～70℃，时间为4～6h，得到溶解产物；

d、自组装体的获取：将c步骤的溶解产物离心，取固体超声分散，得到嵌段共聚物自组装体。