一种光/热双能辐照调控自组装结构及其制备的方法

本发明涉及金属纳米粒子的自组装，具体涉及一种光/热双能辐照调控自组装结构及其制备方法。

背景技术：

1、agnps(银纳米颗粒)因其特殊的物理化学性质，在医学、电子和催化等领域发挥着重要作用，随着静电纺丝技术的发展，将agnps引入纳米纤维中，可以有效改善其性能，目前，制备agnps/聚合物纳米纤维的方法主要有两种，一种是表面后处理：将agnps胶束复合在静电纺丝纳米纤维表面，通过物理吸附和机械锚定，得到与agnps复合的纳米纤维；另一种是使用聚合物和金属盐前驱体的混合溶液进行原位静电纺丝，纳米颗粒通过聚合物的络合，均匀分布在纳米纤维的内部或表面。

2、金属纳米粒子的自组装一般包括基底表面、界面或溶液中的自组装，其中，基底表面自组装包括溶剂蒸发自组装、模板辅助自组装和外场作用自组装；界面自组装包括气液界面自组装和液液界面自组装；溶液中的自组装包括粒子之间化学成键自组装和粒子间通过分子连接器自组装。外场作用基底表面金属纳米粒子的自组装中，外场作用包括光、电场以及磁场作用，然而，对于ag纳米晶体在纳米纤维上的形状控制生长和分布，大多数是通过物理模板调控纳米颗粒的生长空间和位置来实现。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种光/热双能辐照调控自组装结构及其制备方法，以解决现有技术中是通过物理模板调控ag纳米晶体在纳米纤维上的形状控制生长和分布的问题。

2、本发明解决上述技术问题的技术方案如下：提供一种光/热双能辐照调控自组装结构，该结构为将agno3/pvp复合纳米纤维通过光/热双能辐照调控，自组装得到agnls“束”状结构或agnls“穗”状结构。

3、在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

4、进一步，agnls“束”状结构直径为200-300nm；agnls“穗”状结构直径为400-500nm。

5、进一步，agno3/pvp复合纳米纤维通过以下方法制得：

6、(1)将pvp溶解在溶剂中，搅拌，加入agno3，二次搅拌，得到静电纺丝前驱体溶液；

7、(2)将步骤(1)制得的静电纺丝前驱体溶液进行静电纺丝，制得agno3/pvp复合纳米纤维。

8、进一步，步骤(1)中，将pvp溶解在挥发性溶剂中。

9、进一步，步骤(1)中，溶剂为体积比为3：1.5-2.5的去离子水和乙醇的混合物。

10、进一步，步骤(1)中，溶剂为体积比为3：2的去离子水和乙醇的混合物。

11、进一步，步骤(1)中，溶剂为乙醇。

12、进一步，步骤(1)中，pvp、agno3和溶剂的质量体积比为1-1.5g：0.039-0.07g：8-12ml。

13、进一步，步骤(2)中，将静电纺丝前驱体溶液用注射器抽取，去除气泡，连接到不锈钢纺丝喷嘴上，将注射器水平固定在微流控注射泵上，进行静电纺丝。

14、进一步，步骤(2)中，将制得agno3/pvp复合纳米纤维接到干净的铝箔上，铝箔距离喷嘴10cm，电压15-20kv，微流泵转速0.2-0.5ml/h。

15、本发明还提供上述光/热双能辐照调控自组装结构的制备方法，包括以下步骤：

16、s1：将agno3/pvp复合纳米纤维预处理，制得负载agnps的复合纳米纤维；

17、s2：将步骤s1制得的负载agnps的复合纳米纤维采用紫外光辐照2-3h，然后采用热辐照5-6h，制得agnls“链”状结构；

18、s3：将步骤s2制得的agnls“链”状结构采用紫外光辐照5-6h，制得agnls“束”状结构，即光/热双能辐照调控自组装结构；

19、s4：将步骤s3制得的agnls“束”状结构采用紫外光辐照2-3h，然后采用热辐照5-6h，制得agnls“穗”状结构，即光/热双能辐照调控自组装结构。

20、进一步，步骤s1中，将agno3/pvp复合纳米纤维垂直于紫外灯下，距离为8-10cm，辐照0.8-1.2h，完成预处理过程。

21、进一步，于180-220w和350-380nm条件下进行辐照0.8-1.2h。

22、进一步，步骤s2和s4中，于50-60℃条件下热辐照。

23、进一步，步骤s2-s4中，于180-220w和350-380nm条件下进行紫外光辐照。

24、进一步，步骤s2-s4中，于200w和365nm条件下进行紫外光辐照。

25、进一步，步骤s2-s4中，垂直于紫外光下8-10cm，进行紫外光辐照。

26、进一步，步骤s2中，agnls“链”状结构的组装率为80-90％。

27、进一步，步骤s3中，agnls“束”状结构的组装率为70-80％。

28、进一步，步骤s3中，agnls“束”状结构由10-15条agnls“链”状结构组成。

29、进一步，步骤s4中，agnls“穗”状结构的组装率为70-80％。

30、进一步，步骤s4中，agnls“穗”状结构由20-30条agnls“链”状结构组成。

31、本发明具有以下有益效果：

32、本发明提供的光/热双能辐照调控自组装“束”、“穗”状的结构，是通过静电纺丝制备agno3/聚合物复合纳米纤维，经过热辐照和紫外辐照相结合的方法，精确组装得到的agnls“束”、“穗”结构。聚合物纳米纤维为pvp纳米纤维，为agnps提供附着位点和载体的机会，热辐照能促进agnps在纳米纤维中均匀分布和生长，紫外辐照能使agno3原位还原，得到定向排列的agnls。本发明方法能够调控银纳米粒子(agnps)在纳米纤维中的生长和排列来实现其功能化，有望在电子和传感等方向得到应用。

技术特征：

1.一种光/热双能辐照调控自组装结构，其特征在于，该结构为将agno3/pvp复合纳米纤维通过光/热双能辐照调控，自组装得到agnls“束”状结构或agnls“穗”状结构。

2.根据权利要求1所述的光/热双能辐照调控自组装结构，其特征在于，agnls“束”状结构直径为200-300nm；agnls“穗”状结构直径为400-500nm。

3.根据权利要求1所述的光/热双能辐照调控自组装结构，其特征在于，所述agno3/pvp复合纳米纤维通过以下方法制得：

4.根据权利要求3所述的光/热双能辐照调控自组装结构，其特征在于，步骤(1)中，pvp、agno3和溶剂的质量体积比为1-1.5g：0.039-0.07g：8-12ml。

5.权利要求1-4任一项所述的光/热双能辐照调控自组装结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的光/热双能辐照调控自组装结构的制备方法，其特征在于，步骤s1中，将agno3/pvp复合纳米纤维垂直于紫外灯下，距离为8-10cm，辐照0.8-1.2h，完成预处理过程。

7.根据权利要求5所述的光/热双能辐照调控自组装结构的制备方法，其特征在于，步骤s2和s4中，于50-60℃条件下热辐照。

8.根据权利要求5所述的光/热双能辐照调控自组装结构的制备方法，其特征在于，步骤s2-s4中，于180-220w和350-380nm条件下进行紫外光辐照。

9.根据权利要求5所述的光/热双能辐照调控自组装结构的制备方法，其特征在于，步骤s2-s4中，于200w和365nm条件下进行紫外光辐照。

10.根据权利要求5所述的光/热双能辐照调控自组装结构的制备方法，其特征在于，步骤s2中，agnls“链”状结构的组装率为80-90％。

技术总结
本发明公开了一种光/热双能辐照调控自组装结构及其制备方法，涉及金属纳米粒子的自组装技术领域。该结构为将AgNO3/PVP复合纳米纤维通过光/热双能辐照调控，自组装得到AgNLs“束”状结构或AgNLs“穗”状结构。本发明提供的光/热双能辐照调控自组装“束”、“穗”状的结构，是通过静电纺丝制备AgNO3/聚合物复合纳米纤维，经过热辐照和紫外辐照相结合的方法，精确组装得到的AgNLs“束”、“穗”结构。本发明解决了现有技术中大多是通过物理模板调控Ag纳米晶体在纳米纤维上的形状控制生长和分布的问题。

技术研发人员：郑晓彤,钟润,张钊,孔德港,丁凯,王庆一,董春秀
受保护的技术使用者：西南交通大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14