由Janus胶束构筑具有不对称结构的金属-金属氧化物纳米粒子

不对称金属-金属氧化物纳米粒子可控制备方法的建立是其性能研究和应用的关键。本项目利用嵌段共聚物Janus胶束为模板，控制两种无机组分分布在胶束的特定区域，通过研究两种无机组分在Janus胶束中所形成的纳米粒子的形态和尺寸等的演变过程，揭示具有异质结构的不对称金属-金属氧化物纳米粒子形成的物理机制，掌握其组成、尺寸和形态的调控方法，实现不对称金属-金属氧化物纳米粒子的可控制备；利用表面含共聚物的不对称金属-金属氧化物纳米粒子具有稳定性好、可进一步组装的特点，结合外场（温度、电场等），调控其组装结构，并探讨不对称金属-金属氧化物纳米粒子的形态、尺寸等参数与光学性能、催化性能之间的相关性。期望通过本研究，发展不对称金属-金属氧化物纳米粒子的制备方法，获得具有新奇性能的异质结构纳米材料，为新型纳米结构的制备与应用奠定基础。因此本研究不仅具有重要的科学意义，也具有重要的应用价值。

本工作主要研究了利用嵌段共聚物的胶束获得Janus结构的条件，利用嵌段共聚物胶束与两种无机组分共组装，制备具有不对称结构的金属-金属氧化物纳米粒子的方法。（1）通过调节PS-b-P2VP/FeCl3复合胶束体系的pH值和温度，制备出PS-b-P2VP/α-FeOOH有机-无机复合Janus粒子。（2）利用超声辅助方法，结合调节体系pH值，PS-b-P2VP胶束转变成有机-无机复合Janus结构。（3）采用对羟基苯硫酚与PS-b-PAA分子链上的羧基进行酯化反应，首次合成出侧链悬挂巯基的功能化PS-b-PAA，功能化后很容易形成碗装和孔状等通常不易获得的新型胶束。（4）P2VP-b-PEO在稀溶液中的结晶存在结晶-熔融-再结晶以及胶束和结晶相互转变的现象，在该转变过程中存在两面粒子，为两面粒子制备提供了一种可能性。（5）以P2VP-b-PEO嵌段共聚物稳定的Ag纳米粒子为模板，制备出具有合金结构的球形Au-Ag和具有Janus特征的中空Au-Ag双金属纳米粒子。（6）利用具有Janus结构特征的中空Au-Ag纳米粒子制备的Au-Ag/TiO2光催化剂具有良好的光催化活性，可用于废水处理。（7）利用PS-b-P2VP 胶束为模板，制备了单分散CeO2纳米粒子，该纳米粒子能够组装成具有良好催化性能的多孔纳米材料。（8）以PS-b-P2VP胶束为模板，研究了获得不对称Au–CeO2结构的条件，采用UV辐照法可形成具有哑铃型结构的Au-CeO2纳米粒子；以CeO2纳米粒子为种子，在CeO2纳米粒子表面生长Au，获得了具有Janus结构的Au–CeO2纳米粒子；而以PS-b-PEO胶束为模板制备的Au–CeO2纳米粒子，Au纳米粒子部分被CeO2纳米粒子包围（Janus特征）。（9）PS-b-P2VP与哑铃型Au-Fe3O4 纳米粒子在薄膜中共组装时，Au-Fe3O4能够分散到P2VP柱状微区中。而PS-b-PAA与哑铃型Au-Fe3O4纳米粒子在溶液中自组装，则纳米粒子聚集成短棒状结构。（10）发现了一步热裂解法制备锐钛型的TiO2纳米片方法，该纳米片具有很好的吸附性能（对亚甲基蓝的最大吸附量为188mg/g）。.通过本研究，发展了不对称金属-金属氧化物纳米粒子的制备方法，获得一些具有良好催化性能的异质结构纳米材料，因此本研究不仅具有重要的科学意义，也具有重要的应用价值。