專利名稱：一種用于水溶性納米粒子選擇性分離的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種水溶性納米粒子選擇性分離的方法。該技術(shù)能夠按照納米粒子的尺寸或維度進(jìn)行選擇性分離。與傳統(tǒng)分離技術(shù)相比，該技術(shù)不但有效避免了傳統(tǒng)分離過程中納米粒子聚集引起表面修飾惡化、光電性質(zhì)改變、微粒存在狀態(tài)改變等缺點，而且無需使用傳統(tǒng)水溶性納米粒子分離技術(shù)必需的濃縮、離心、再分散等復(fù)雜操作步驟。
背景技術(shù)：
由于獨特的尺寸以及維度依賴的光電性質(zhì)，納米粒子目前已廣泛應(yīng)用于發(fā)光二極管，激光，太陽能電池，生物標(biāo)記、生物成像等領(lǐng)域。受到合成方法的限制，納米粒子的尺寸及尺度往往不均勻，導(dǎo)致其光電性質(zhì)也不相同。因此，將不同維度和尺寸的納米粒子進(jìn)行分離具有重要意義。例如，ー維的納米線往往由零維的量子點通過以種子為媒介的溶液-液-固相生長、導(dǎo)向吸附、動力學(xué)導(dǎo)致的各向異性生長等方式制備出來的。所制備的ー維納米線中往往同時含有很多零維量子點，導(dǎo)致產(chǎn)物的光電性質(zhì)不一致。目前常見的水溶性納米粒子的分離技術(shù)主要有醇致選擇性分離、鹽致選擇性分離技術(shù)等。這些技術(shù)都是通過降低水溶性納米粒子表面電荷使其聚集并沉淀出來，然后重新分散在合適溶劑中實現(xiàn)分離的。由于水溶性納米粒子表面具有很多自由的官能團，在聚集過程中這些自由官能團會通過二次配位方式與周圍納米粒子形成網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)。當(dāng)這種聚集體再次分散在水中時，納米粒子在溶液中的存在狀態(tài)、表面配體修飾狀況等均發(fā)生不同程度的改變，進(jìn)而導(dǎo)致分離前后納米粒子光電性質(zhì)有所差異。此外，傳統(tǒng)分離技術(shù)通常需要使用濃縮、離心、再分散等實驗操作，不僅浪費能源也耗時耗力?；谒苄约{米粒子分離技術(shù)的現(xiàn)狀，我們提出了ー種可以將不同維度以及不同尺寸的水溶性納米粒子進(jìn)行選擇性分離的新技木。該技術(shù)無需使納米粒子聚集就可以實現(xiàn)分離，不僅避免了傳統(tǒng)水溶性納米粒子分離技術(shù)中粒子聚集引起表面修飾惡化、光電性質(zhì)改變、微粒存在狀態(tài)改變等缺點，也無需使用濃縮、離心、再分散等復(fù)雜且耗時的操作步驟。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題本發(fā)明的目的是提供一種用于水溶性納米粒子選擇性分離的方法，可以將不同維度以及不同尺寸的水溶性納米粒子進(jìn)行選擇性分離。技術(shù)方案本發(fā)明是通過配制合適種類與濃度的表面活性劑的油相溶液，將水相中小尺寸的納米粒子萃取油相中、大尺寸納米粒子殘留在水相中，從而實現(xiàn)不同尺寸或維度水溶性納米粒子的選擇性分離，具體方案如下
a).表面活性劑的選取選擇與所分離納米粒子帶相反電荷的離子型表面活性劑作為 萃取劑；對于負(fù)電性水溶性納米粒子，選取含胺類官能團的表面活性劑；對于正點性納米粒子，選擇含酸類官能團的表面活性劑；
b).水溶性納米粒子的分離將所述表面活性劑分散在油相溶液中，通過萃取辦法將水相中小尺寸納米粒子萃取的油相，保留大尺寸納米粒子在水相，從而實現(xiàn)分離。
所述的表面活性剤，在分離ー維和零維納米粒子混合物時，該表面活性劑親水親油平衡值為8-12，分離不同 尺寸零維納米粒子時表面活性劑親水親油平衡值為14-18。有益效果本發(fā)明中水溶性納米粒子選擇性分離的新技術(shù)具有以下幾個優(yōu)點
Ca)分離過程中水相納米粒子保持原有分散狀態(tài)，不會發(fā)生聚集。有效避免了傳統(tǒng)分
離方法中由于納米粒子聚集引起的粒子光學(xué)性質(zhì)、存在狀態(tài)、表面配體修飾狀態(tài)的改變。(b)這種分離技術(shù)無需使用傳統(tǒng)分離技術(shù)中濃縮、離心、再分散等操作，實現(xiàn)了分離過程的省時省力、節(jié)省能源、操作簡單。
具體實施例方式I).合適種類與濃度油相溶液的選取與配制
a)表面活性劑種類選取應(yīng)遵循三個原則一，選擇離子型表面活性剤，且必須與水溶性納米粒子具有相反電性。如對于負(fù)電性水溶性納米粒子選取帶正電性的胺類分子，而對于正點性納米粒子選擇帶負(fù)電性的酸類分子。ニ，表面活性劑分子具有合適的親水親油平衡值。分離不同尺寸零維納米粒子時親水親油平衡值為14-18的表面活性劑效果較好。分離ー維和零維納米粒子混合物時親水親油平衡值為8-12的表面活性劑效果較好。b)表面活性劑濃度的選取原則一，濃度上限為其最低臨界膠束濃度值。ニ，濃度下限等于水溶性納米材料配體分子濃度。2).水溶性納米粒子的分離。根據(jù)所分離納米粒子情況不同，選擇合適的含表面活性劑的油相溶液將小尺寸納米粒子萃取到油相溶液中，把大尺寸納米粒子留在水相中從而實現(xiàn)分離。本發(fā)明在納米粒子分離過程中所用的十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)、雙十八烷基ニ甲基溴化銨(D0DAB)、氯仿等原料均為分析純試劑。實驗過程中所用的玻璃儀器使用前用去離子水潤洗三遍后真空干燥。實例
(I)以負(fù)電性的巰基こ酸穩(wěn)定的水溶性CdTe納米粒子為分離對象。a) —維和零維CdTe納米粒子的混合物按文獻(xiàn)方法合成。合成參數(shù)如下Cd/Te/巰基こ酸比例為I. 0/
0.50/2. 50 ;Cd最終濃度為I. OX 10_3mol/L，反應(yīng)溫度和時間為80度3小時，溶液pH為9. I。
b)不同尺寸零維CdTe納米粒子也是按照文獻(xiàn)方法制備。具體合成參數(shù)如下Cd/Te/巰基こ酸比例為I. 0/ 0. 20/2. 40 ;Cd最終濃度為2. 6X10_3mol/L，反應(yīng)溫度為100度，溶液pH為9. I。反應(yīng)時間為小尺寸納米粒子3小時，大尺寸納米粒子15小時。將這兩種納米粒子等體積混合后形成不同尺寸納米粒子混合物。(2) ー維和零維CdTe的混合物的分離選擇DODAB為表面活性剤，氯仿為油相溶齊U。較為合適的濃度為16g/L-64g/L。將DODAB的氯仿溶液逐滴加入ー維和零維CdTe的混合物溶液中，密封靜置4小時后分離出下層油相溶液。其主要成分是零維的CdTe納米粒子。上層水相主要是ー維的CdTe納米粒子。分離過程中氯仿溶液和水相溶液體積比為1:1，所用容器為分液漏斗。不同尺寸零維CdTe納米粒子的分離選擇CTAB為表面活性剤，氯仿為油相溶劑。較為合適的濃度為0. 04g/L-0. 16g/L。將CTAB的氯仿溶液逐滴加入等體積的CdTe混合物溶液中，密封靜置4小時后分離出下層油相溶液。其主要成分是小尺寸CdTe納米粒子。上層水相主要是大尺寸CdTe納米粒子。分離過 程中氯仿溶液和水相溶液體積比為1:1，所用容器為分液漏斗。
權(quán)利要求
1.一種用于水溶性納米粒子選擇性分離的方法，其特征在于實現(xiàn)該方法的具體步驟為 a).表面活性劑的選取選擇與所分離納米粒子帶相反電荷的離子型表面活性劑作為萃取劑；對于負(fù)電性水溶性納米粒子，選取含胺類官能團的表面活性劑；對于正點性納米粒子，選擇含酸類官能團的表面活性劑； b).水溶性納米粒子的分離將所述表面活性劑分散在油相溶液中，通過萃取辦法將水相中小尺寸納米粒子萃取的油相，保留大尺寸納米粒子在水相，從而實現(xiàn)分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用于水溶性納米粒子選擇性分離的方法，其特征在于所述的表面活性剤，在分離ー維和零維納米粒子混合物時，該表面活性劑親水親油平衡值為8-12，分離不同尺寸零維納米粒子時表面活性劑親水親油平衡值為14-18。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于水溶性納米粒子選擇性分離的方法，可以將不同維度以及不同尺寸的水溶性納米粒子進(jìn)行選擇性分離。實現(xiàn)該方法的具體步驟為a)表面活性劑的選取選擇與所分離納米粒子帶相反電荷的離子型表面活性劑作為萃取劑；對于負(fù)電性水溶性納米粒子，選取含胺類官能團的表面活性劑；對于正點性納米粒子，選擇含酸類官能團的表面活性劑；b)水溶性納米粒子的分離將所述表面活性劑分散在油相溶液中，通過萃取辦法將水相中小尺寸納米粒子萃取的油相，保留大尺寸納米粒子在水相，從而實現(xiàn)分離。這種分離技術(shù)無需使用傳統(tǒng)分離技術(shù)中濃縮、離心、再分散等操作，實現(xiàn)了分離過程的省時省力、節(jié)省能源、操作簡單。
文檔編號B03B5/26GK102614975SQ20121009819
公開日2012年8月1日 申請日期2012年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月6日
發(fā)明者崔一平, 徐淑宏, 江源, 王春雷 申請人:東南大學(xué)