[发明专利]一种壳核比梯度变化的核-壳结构纳米复合颗粒体系及其制备方法

说明书

本发明公开了一种壳核比梯度变化的核‑壳结构纳米复合颗粒体系及其制备方法，该核‑壳颗粒体系是由SiO₂纳米颗粒核体与物理吸附在其表面的PVP壳体形成。基于物理吸附法，通过改变PVP的分子量来调控其在SiO₂纳米颗粒表面的吸附构型和吸附壳体厚度，进而实现壳核比梯度变化的核‑壳结构纳米复合颗粒体系的制备。本发明的方法思路新颖、操作简便、合成周期短、成本低廉且具有普适性，本发明制备出的壳核比梯度变化的核‑壳结构纳米复合颗粒体系可以实现对核‑壳颗粒自组装薄膜的纳米结构、压缩性能和剪切流变性能的调控，在功能软物质（泡沫、乳液、微胶囊等）制备和药物输运等领域具有很大的潜在应用价值。

技术领域

本发明属于无机纳米复合材料领域，具体涉及一种壳核比梯度变化的核-壳结构纳米复合颗粒体系及其制备方法。

背景技术

纳米颗粒在气-液/液-液界面的自组装在功能软物质（泡沫、乳液、微胶囊等）制备、药物输运、精密光学仪器制造和能源催化等领域有着重要的应用。如何高效编辑纳米颗粒在气-液/液-液界面的行为以精确调控纳米颗粒自组装薄膜的纳米结构、压缩性能和剪切流变性能是纳米颗粒界面自组装研究中的关键科学问题。传统刚性纳米颗粒的界面活性通常受控于其接触角（润湿性），界面行为的可编辑手段有限。而且纳米颗粒吸附在气-液/液-液界面后会将自身暴露在极性和溶剂质量都不相同的第二相液体或气体中，导致纳米颗粒在不相溶的两相界面容易聚集，自组装行为难以控制。

相比之下，柔性的聚合物分子可在纳米颗粒间产生位阻作用力，防止纳米颗粒在不相溶的两相界面发生聚集。因此，通过化学法将聚合物分子嫁接于刚性纳米颗粒表面，形成核-壳结构纳米复合颗粒（核-壳颗粒）后，显著增加了纳米颗粒界面自组装行为的可编辑性。同时，改变核-壳颗粒中壳体与核体的几何尺寸比例（壳核比）可改变位阻作用力的范围和强度，进而实现对核-壳颗粒自组装薄膜的纳米结构、压缩性能和剪切流变性能的调控。

目前，核-壳颗粒的制备大都通过化学法将聚合物分子嫁接于刚性纳米颗粒表面，合成工艺一般较复杂、难以实现规模化生产。核-壳颗粒壳核比的改变也需要改变合成条件来实现，对实验条件要求较高。

因此，针对上述问题，有必要提出进一步的解决方案。

发明内容

本发明目的是提供一种壳核比梯度变化的核-壳结构纳米复合颗粒体系的制备方法，解决上述问题。

本发明的技术方案是：

一种壳核比梯度变化的核-壳结构纳米复合颗粒体系，包括多个核和多个壳体，壳体材料物理吸附在所述核的表面，形成多个壳体包覆核的结构，壳核比为0.4～1.5，流体力学直径为40～70nm，所述核的材料为SiO₂纳米颗粒，所述核的粒径为22±1.5nm、流体力学直径为34.1±0.6nm，所述壳体的材料为PVP，所述壳体的厚度为5～20nm、饱和吸附量为0.70-1.02mg/m²。

本发明的另一技术方案是：

一种壳核比梯度变化的核-壳结构纳米复合颗粒体系的制备方法，该方法包括如下步骤：

(1)准备多份浓度和体积相同、但分子量不同的PVP溶液；

(2)根据所述PVP溶液的份数，准备同等份数且浓度和体积相同的SiO₂纳米颗粒分散液；

(3)将等量的SiO₂纳米颗粒分散液分别逐滴加入剧烈搅拌的多份PVP溶液中，持续搅拌以保证SiO₂纳米颗粒的表面被PVP完全吸附，吸附完成后，形成多份PVP-SiO₂纳米颗粒分散系，分别对多份PVP-SiO₂纳米颗粒分散系进行离心分离，获得多个核-壳结构纳米复合颗粒聚集体和多余的未吸附的PVP分子；