【摘要】：Janus粒子是由化學(xué)組成不同、極性不同的兩個球面構(gòu)成的微米或納米粒子,具有兩親性和不對稱性,在自組裝、催化劑、生物傳感等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。傳統(tǒng)Janus粒子的制備方法存在單分散性差、批次間差異大等問題。經(jīng)典微流控液滴技術(shù)可形成尺寸均一的Janus粒子,但產(chǎn)量很低,無法規(guī)模制備。本文將液-液相分離與微流控乳化技術(shù)相結(jié)合,以單相液滴形成技術(shù)制備多元混合物液滴,分別在助溶劑揮發(fā)和溫度的作用下,多元混合物液滴發(fā)生相分離,形成Janus液滴,為進一步規(guī)�；苽銳anus粒子打下基礎(chǔ)。1.助溶劑揮發(fā)誘導(dǎo)形成Janus液滴。首先以微流控單相液滴形成單分散三元混合物液滴,三元混合液滴內(nèi)的助溶劑快速揮發(fā),導(dǎo)致液滴液-液相分離,由均相變化成Janus形態(tài)。通過調(diào)節(jié)三元混合物的組成和體積比,Janus液滴各部分的化學(xué)性質(zhì)和形貌均可靈活調(diào)節(jié)和精確控制。當三元混合物推廣到四元混合物時,可制備構(gòu)型更復(fù)雜的Janus液滴,比如核-殼式Janus液滴、三元Janus液滴、多核Janus液滴等。以上述Janus液滴為模板,通過紫外光引發(fā)聚合,合成了半球形、多孔半球形等具有不對稱結(jié)構(gòu)的微米顆粒,且顆粒形貌可經(jīng)溶液組成和體積比靈活調(diào)節(jié)。2.溫度誘導(dǎo)相分離形成Janus液滴。以溫敏性離子液體與水形成的均相二元混合物為分散相,礦物油(2%wt表面活性劑)為連續(xù)相,在微流控芯片平臺形成了單分散的二元均相液滴。在氧化銦錫(ITO)電極加熱下,該二元均相液滴的溫度升高,超過離子液體的臨界相變溫度時,液滴中的離子液體與水相分離,形成Janus液滴。當停止加熱,溫度降至離子液體臨界相變溫度以下,Janus液滴逐漸恢復(fù)成均相二元液滴。通過調(diào)節(jié)離子液體和水的體積比,Janus液滴的形貌可以靈活調(diào)節(jié)和精確控制。液滴構(gòu)型能在單相球形和Janus構(gòu)型間可逆切換,在智能材料制備方面具有潛在的應(yīng)用價值。
[Abstract]:Janus particles are micron-or nano-particles composed of two spherical spheres with different chemical composition and different polarity. They are amphiphilic and asymmetric, and have a broad application prospect in self-assembly, catalyst, biosensor and other fields. The traditional preparation method of Janus particles has some problems, such as poor monodispersity and large difference among batches. The classical microfluidic droplet technique can form Janus particles of uniform size, but the yield is very low and can not be prepared on a large scale. In this paper, the liquid-liquid phase separation and microfluidic emulsification technology are combined to prepare the multi-component mixture droplets by single-phase droplet formation technology. Under the action of the co-solvent volatilization and temperature, the multi-component mixture droplets are separated to form Janus droplets, respectively. For further large-scale preparation of Janus particles lay the foundation. 1. The co-solvent volatilization induces the formation of Janus droplets. Firstly, the single dispersed ternary mixture droplets were formed by microfluidic single phase droplets, and the cosolvent in the ternary mixture droplets rapidly volatilized, resulting in the separation of droplets from liquid to liquid, which changed from homogeneous to Janus morphology. By adjusting the composition and volume ratio of ternary mixtures, the chemical properties and morphology of various parts of Janus droplets can be adjusted flexibly and precisely controlled. When ternary mixtures are extended to quaternary mixtures, more complex Janus droplets can be prepared, such as core-shell Janus droplets, ternary Janus droplets, polynuclear Janus droplets and so on. Using the above Janus droplets as templates, microparticles with asymmetric structure, such as hemispherical and porous hemispherical particles, were synthesized by ultraviolet photoinitiation polymerization. The morphology of the microparticles can be adjusted flexibly by solution composition and volume ratio. 2. The temperature induced phase was separated to form Janus droplets. Using homogeneous binary mixture of temperature sensitive ionic liquid and water as dispersed phase and mineral oil (2%wt surfactant) as continuous phase, monodisperse binary homogeneous droplets were formed on microfluidic chip platform. When the indium tin oxide (ITO) electrode is heated, the temperature of the binary homogeneous droplet increases. When the temperature exceeds the critical phase transition temperature of the ionic liquid, the ionic liquid in the droplet is separated from the water phase to form the Janus droplet. When the heating stops and the temperature drops below the critical phase transition temperature of ionic liquids, the Janus droplets gradually recover into homogeneous binary droplets. By adjusting the volume ratio of ionic liquids to water, the morphology of Janus droplets can be adjusted flexibly and accurately. Droplet configurations can be switched between single-phase spherical and Janus configurations and have potential applications in the preparation of smart materials.
【學(xué)位授予單位】：江蘇師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB30

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本文編號：2309385