[发明专利]一种基于黑磷纳米片的多功能反应平台及其构建方法和应用

说明书

本发明涉及一种基于黑磷纳米片的多功能反应平台及其构建方法和应用。借鉴贻贝灵感化学，利用多巴胺能在弱碱性条件下发生自聚合的特性，在各种基底表面形成聚多巴胺薄膜涂层。聚多巴胺薄膜涂层表面拥有大量的邻苯二酚，吡啶和吡咯官能团，这使得许多功能性材料能够通过迈克尔加成反应和单电子自由基聚合反应等接枝到经聚多巴胺修饰后的黑磷纳米片表面，从而达到对黑磷纳米片功能性调控的目的，拓宽了基于黑磷材料的应用范围。本发明适用于4，4，4，4‑四叔丁基氧钛酞菁(tBu₄PcTiO)，氨基(多聚左旋赖氨酸)，巯基(甲氧基聚乙二醇巯基)，卤素(2‑溴丙酰溴)等能与聚多巴胺反应的功能性材料。

技术领域

本发明属于多巴胺自聚成膜成膜修饰黑磷纳米片构建多功能反应平台的技术领域。借鉴贻贝灵感化学，利用多巴胺在弱碱性条件下发生自聚合，并紧密粘附在各种基底表面形成聚多巴胺薄膜涂层。由于聚多巴胺薄膜涂层表面拥有大量的邻苯二酚，吡啶和吡咯官能团，这使得许多功能性材料能够通过迈克尔加成反应和单电子自由基聚合反应等接枝到经聚多巴胺修饰后的黑磷纳米片表面，从而达到对黑磷纳米片功能性调控的目的，拓宽了基于黑磷材料的应用范围。

背景技术

作为后石墨烯时代的又一种层状二维材料，少层黑磷二维材料具有随层数可调节的直接能带间隙，出色的面内各向异性，较高的载流子迁移率及宽带非线性光学响应等特点，使其在光电功能材料等方面有着广泛的应用。但由于黑磷材料并不稳定，在常规大气环境下几个小时内就会发生严重的材料降解。

贻贝，是一种自然界常见的双壳贝类软体动物，它能以高结合强度(高黏度)将自身紧密地固定在几乎所有类型的基底表面上，即便所修饰的基底表面非常潮湿。根据这一特性，科学家们开发出了一种新型的材料表面成膜修饰方法-贻贝灵感化学(MusselInspiredChemistry)。贻贝灵感化学是一种简单有效且绿色温和的反应方法，能用于不同材料和基底的表面改性，且不论基底的大小，形状和组成^[。因此可以通过贻贝化学法，在黑磷薄膜表面自聚生长了一层均匀的聚多巴胺生物薄膜，对二维黑磷材料实现了表面成膜功能化修饰，从而构建了一个可实现多功能用途的生物反应平台。这种技术首先了利用多巴胺自聚过程中对所黏附基底的还原特性和反应过程中的耗氧行为^[，使得反应过程中容易与氧气作用而发生降解的二维黑磷材料处于一个低氧浓度的反应环境；当自聚反应完成之后在黑磷表面形成的致密聚多巴胺薄膜能够实现对二维黑磷材料的有效保护，如同对黑磷材料进行了一次“生物封装”，为提高二维黑磷材料的空气稳定性提供了新的策略；其次，不同于其他修饰方法会对二维黑磷材料的晶格结构产生一定程度的破坏，这种修饰方法反应条件简单、温和，不会对二维黑磷材料的晶格结构产生破坏作用；最后，该修饰方法能够最大限度地保留少层黑磷二维材料的本征特性，又能通过聚多巴胺表面可实现的各类反应，对该反应平台性能实现有效地调控，使得其在如防腐蚀，抗菌，光热治疗等研究领域有更大的应用前景。

发明内容

基于贻贝灵感化学简单有效且绿色温的特点，利用聚多巴胺成膜修饰黑磷纳米片有两个目的。

本发明其中的第一个目的在于提供一种基于黑磷纳米片的多功能反应平台及其构建方法。

本发明其中的再一个第二个目的在于提供一种提高黑磷材料的空气稳定性的新策略。

本发明第三个目的是基于黑磷纳米片的多功能反应平台的应用，即，许多功能性材料能够接枝到经聚多巴胺修饰后的黑磷纳米片表面，从而对黑磷纳米片功能性调控。

本发明的技术方案是：

一种基于黑磷纳米片的多功能反应平台，即聚多巴胺表面成膜修饰黑磷纳米片构建多功能反应平台，其结构式如下式PDA-cappedBP所示：