具有双亲特性的水相哑铃型SiO2纳米粒子的制备

贾新利 罗健辉 王平美 何玫莹 王乙涵 肖沛文 江 波＊,

(1四川大学化学学院，绿色化学与技术教育部重点实验室，成都 610064)

(2中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院，北京 100083)

(3中国石油天然气股份有限公司纳米化学重点实验室，北京 100083)

0 引 言

各向同性粒子因功能单一性而限制了其在很多研究领域的应用，而在粒子的2个半球表面具有不同组成或物理化学性质的各向异性粒子可以弥补这些缺陷，这种各向异性粒子被称为Janus粒子[1-2]。“Janus”源自古罗马门神，其有2个相反方向的面孔，一面代表过去，另一面代表未来。最早认识到这种粒子潜力和重要性的是诺贝尔奖得主Pierre-Gilles de Gennes，他在1991年的诺贝尔奖演讲“软物质”中第一次提出了“Janus particles”的概念[3-5]，此后这类粒子蓬勃发展。Janus粒子多用来描述那些具有各向异性，粒子的2个半球表面具有不同化学性质的微粒，其创新性的制备方法主要有：平面半掩蔽法、自上而下组装法、相分离法、微流体法和 Pickering乳液法[6-9]。Janus粒子形貌多样，如棒状、蘑菇形、雪人形、哑铃形和半树莓形[10-14]等。由于Janus纳米粒子具有独特的物理化学性质，如光学、磁性、催化、电性等，国内外学者进行了广泛研究。

Bas等通过相分离法合成了粒径为500 nm的哑铃状胶体[15]。Nagao等采用模板辅助法在水相制备了具有可移动内核的空心非对称二氧化硅哑铃型粒子，粒径约为500 nm[16]。研究者在有机相中合成了Janus Au-Fe3O4哑铃型纳米晶体(<20 nm)[17]，在乙醇相中通过无连接剂法合成了粒径约为200 nm的哑铃型Janus Au有机二氧化硅纳米粒子[18-20]。此外，通过两步种子乳液聚合，在有机相中制备了另一种直径为500 nm的均匀哑铃型纳米粒子[21]，其他研究人员也报道了在油水两相利用微流控技术制备了哑铃型智能凝胶颗粒(约400µm)[22]。最近，罗键辉等[23]分别使用2种不同的含有环氧和氨基的硅烷偶联剂，对制备的SiO2纳米粒子在有机相中进行表面改性，然后通过环氧与氨基的温和反应，制备了直径为30 nm的双亲性哑铃型SiO2纳米粒子，然而，环氧基团在水相中是化学不稳定的，限制了该方法在水相的扩展。

水相双亲SiO2纳米粒子在石油化工领域以及表面活性剂体系具有广泛的用途，如在纳米驱油技术方面用于水驱采油，提高水相对油相的携带能力，减少剩余油，大幅度提高采收率[24]。……