補丁納米顆粒,由于其非對稱的各向異性結(jié)構(gòu)和特性,在生物醫(yī)藥、光電子、光子晶體等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景,已得到研究者的廣泛關(guān)注。雖然目前制備補丁納米顆粒的方法有很多,但是普遍存在制備步驟繁瑣,補丁顆粒與模板劑分離困難,補丁納米顆粒尺寸為幾百納米,補丁結(jié)構(gòu)和形貌不可控等問題。本文發(fā)現(xiàn)了一種可以在幾十納米尺度上精確調(diào)節(jié)補丁形貌的補丁納米顆粒的制備方法,并可以通過簡單的實驗步驟加以完成,不需要前期模板劑的制備以及后期的分離操作。合成的補丁納米顆粒膠體分散液表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和分散性,粒徑大小可調(diào),且補丁分布均勻;同時該方法普適性好,可以合成粒徑在幾十到幾百納米范圍內(nèi)的無機和有機高分子聚合物的補丁納米顆粒。本文主要研究了兩種納米材料的合成方法。合成材料包括二氧化硅及聚多巴胺納米小球和與之相應(yīng)的補丁納米顆粒,合成方法則采用堿性氨基酸輔助制備粒徑窄分布的光滑二氧化硅納米小球,再用嵌段共聚物引導在二氧化硅光滑表面生長出納米補丁。與此同時,將St?ber方法合成的同樣具有粒徑窄分布的光滑二氧化硅納米小球用作對比材料。結(jié)果發(fā)現(xiàn),在堿性氨基酸的作用下,油水兩相的反反應(yīng)速率較低,利于合成50 nm以下的單分散的二氧化硅納米小球。與此同時,對堿性氨基酸作用下,醇水均相體系中合成單分散聚多巴胺納米小球的方法進行了研究,分析了乙醇以及氨基酸的添加量對于聚多巴胺納米小球合成形貌的影響;并使用精氨酸做堿源,F127作為結(jié)構(gòu)導向劑,在不同粒徑的光滑聚多巴胺納米小球表面選擇性沉積新的聚多巴胺納米顆粒,進而形成補丁狀形貌。本文深入研究了前驅(qū)體的加入量以及加料方式,嵌段共聚物的種類,以及有機溶劑如乙醇、二氧六環(huán)的加入對補丁形貌的影響;并提出嵌段共聚物膠束吸附模型用于詮釋補丁納米顆粒的合成機理。聚多巴胺作為一種優(yōu)質(zhì)碳源,可以合成氮摻雜的高含氮量石墨相的碳,從而應(yīng)用在電化學領(lǐng)域。目前而言,碳球的合成很普遍,但是納米級單分散的碳球的合成依然是一個挑戰(zhàn),本文的第四章探索性地合成了單分散的碳球。
【學位單位】：天津大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TQ127.2;TQ317;TB383.1
【部分圖文】：

第 1 章 文獻綜述丁顆粒 補丁顆粒的定義及應(yīng)用丁顆粒是指顆粒的表面有精確控制的形貌或者是相互作用特性不個補丁[1]。Glotze 等人[2]提出補丁顆粒中有至少一個結(jié)構(gòu)明確的補別于其他的顆粒和表面的很強的各向異性以及高度方向性的相互作也包括了某些特定的自然或是生物大分子，例如，球形蛋白。圖 1表面有不同功能的補丁的補丁顆粒的模型圖[2]，圖 1-2 是根據(jù)在含的甲苯溶液中輕微交聯(lián)的聚苯乙烯顆粒的乳化作用提出的球形對模型[3]。

天津大學碩士學位論文必要的。補丁顆粒在功能和結(jié)構(gòu)應(yīng)用方面的這種需求開啟了一個全新的研究領(lǐng)域：補丁顆粒在不同環(huán)境下的自組裝以及定向組裝。這種顆粒的定向組裝或是自組裝也稱為“自下而上”的方法，該方法為突破“自上而下”制作工藝的尺寸限制提供了可能，例如：影拓石版術(shù)[8-11]。補丁顆粒表面這種各向異性的本質(zhì)某種程度上能控制自組裝過程，因為顆粒之間的這種特殊的相互作用能為目標結(jié)構(gòu)的自組裝提供驅(qū)動力。

過程包括三個步驟：（1）顆粒表面的部分覆蓋，（2）沒有被模板覆蓋的暴露在外的表面的修飾以及（3）模板劑的去除。乳液為基礎(chǔ)的模板法是可以實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)手段，合成的補丁顆粒尺寸均一，補丁的位置可控，是目前為止產(chǎn)率最高的方法[22-24]。圖 1-3（b）介紹了膠體的蒸發(fā)自組裝[20,25]方法，是由 Manoharan等人提出來的。該方法可以合成大的顆粒體積的補丁顆粒，可以在多個方向打上補丁，包括各向異性的分枝，且可以構(gòu)造不同的粗糙度；缺點是每個油滴上補丁顆粒的數(shù)目不能控制，合成的補丁顆粒尺寸不均一，需要后續(xù)的分離工作進行粒徑的篩選。Snyder 等人介紹了粒子光刻技術(shù)，見圖 1-3（c），這種方法的關(guān)鍵是帶電顆粒粘附到另一種帶相反電荷的表面上，當對暴露的表面進行處理的時候，顆粒與表面的接觸部分會被遮蓋[27,28]。這三種方法的共性是制備或自組裝的過程是在液相中進行的，且整個過程相對來說容易實現(xiàn)。圖 1-3（d）和（e）介紹的是掠角氣相沉積技術(shù)[29,30]和納米光刻技術(shù)[31,32]，二者的共性特點是在緊密堆積的平坦的顆粒組裝體上面進行的氣相沉積。在掠角氣相沉積技術(shù)中，補丁的幾何圖形主要依賴于兩個角度：蒸發(fā)角和相對于蒸發(fā)表面的單層定向角。該方法的優(yōu)點
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