[发明专利]一种二氧化硅基Janus粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二氧化硅基Janus粒子及其制备方法和应用，其制备方法包括如下步骤：将摩尔比为1：0.007～0.014的硅酸酯和烷氧基硅烷溶于溶剂中，搅匀后加入一定量的弱碱性溶液，20～30℃反应6～12h后，经离心、干燥后制得二氧化硅基Janus粒子。该方法反应所需温度较低，条件温和，反应步骤少，制备出的Janus粒子呈均匀球形，该球表面具有明显的不同形貌，其中一侧光滑而另一侧粗糙，光滑面具有亲水性而粗糙面则具有亲油性，可应用于稳定乳液、负载催化剂、药物控释等领域。

技术领域

本发明涉及无机功能纳米粒子技术领域，更具体地，涉及一种二氧化硅基Janus粒子及其制备方法和应用。

背景技术

Janus粒子是一种具有双亲性、在性质上不对称的固体小颗粒，即粒子一面亲水，另一面疏水，这种具有局部亲油性和局部亲水性的固体粒子类似于表面活性剂，能够吸附在水相和油相的界面处，主要用于Pickering乳液的稳定剂、增稠剂、催化剂。

Janus粒子的优势在于：(1)乳液所需的胶体粒子浓度远低于表面活性剂浓度，可降低乳化剂的用量，节约成本；(2)胶体粒子对人体和环境的毒害作用远小于表面活性剂；(3)Janus粒子稳定的乳液体系不易受外界酸碱性、盐浓度、温度及油相组成的影响，具有更强的稳定性；(4)Janus粒子易于被修饰成具有酸碱、温度或磁响应性，通过改变刺激条件可实现粒子的分离和回收。

目前，基于无机化合物粒子制备Janus粒子的方法主要有：拓扑选择表面改性、微流体技术和控制成核生长法等，其中拓扑选择表面改性法操作繁琐，微流体技术对设备要求高且制备的离子尺寸单一，控制核成长法操作简单、离子尺寸可调节。

中国专利CN201210347232.5公开了一种改性纳米二氧化硅的制备方法，是一种选择表面改性法，采用溶胶凝胶法酸碱共同催化制备纳米二氧化硅，并用硅烷偶联剂对纳米二氧化硅进行原位改性，使纳米二氧化硅由亲水性转为亲油性。但是该方法繁琐，反应温度较高，且所得粒子不具有Janus粒子特有的区域双亲性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有二氧化硅基Janus粒子的制备反应温度较高，反应步骤繁琐的缺陷和不足，提供一种二氧化硅基Janus粒子的制备方法，通过控制前驱体与改性剂的用量实现对二氧化硅粒子的区域改性，反应温度较低，条件温和，制备方法步骤少。

本发明的另一目的是提供一种二氧化硅基Janus粒子。

本发明的又一目的是提供一种二氧化硅基Janus粒子在制备乳液中的应用。

本发明上述目的通过以下技术方案实现：

一种二氧化硅基Janus粒子的制备方法，包括如下步骤：

将摩尔比为1：0.007～0.014的硅酸酯和烷氧基硅烷溶于溶剂中，搅匀后加入硅酸酯体积的1～3倍量的弱碱性溶液，20～30℃反应6～12h后，经离心、干燥后制得二氧化硅基Janus粒子。

本发明提供了一种制备二氧化硅基Janus粒子的方法，该方法在硅酸酯与改性剂的混合溶液中，通过调控硅酸酯与改性剂的配比，加入弱碱性溶液，以提供最合适的反应环境，反应后即可生成二氧化硅基Janus粒子，本发明的制备方法不需要高温条件，步骤较少。

优选地，所述硅酸酯和烷氧基硅烷的摩尔比为1：0.01。

优选地，所述硅酸酯为硅酸四乙酯、四甲氧基硅烷、正硅酸丙酯、正硅酸异丙酯中的一种，作为反应的前驱体。

更优选地，所述硅酸酯为硅酸四乙酯。

优选地，所述烷氧基硅烷为十六烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三甲氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷、正辛基三甲氧基硅烷中的一种，作为反应的改性剂。

更优选地，所述烷氧基硅烷为十六烷基三甲氧基硅烷。