CN108480650B - 一种液态金属纳米颗粒及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液态金属纳米颗粒及其制备方法，其中，所述方法包括步骤：提供液态金属及多巴胺溶液；将所述液态金属加入多巴胺溶液中并处理成纳米液滴体系；调节体系pH至碱性，使多巴胺进行自聚反应，即得液态金属纳米颗粒。本发明解决了现有的液态金属纳米颗粒稳定性差的问题。

Description

一种液态金属纳米颗粒及其制备方法
技术领域
本发明涉及金属纳米颗粒技术领域，尤其涉及一种液态金属纳米颗粒及其制备方法。
背景技术
镓及合金是一类在室温下呈液态的金属材料，在柔性电子、软体机器人、医疗和能源等领域有重要的应用价值，尤其是液态金属的纳米级液滴因为具有固体金属纳米粒子无法比拟的可变形和可降解等优点，被广泛应用于制备纳米药物、可常温烧结导电墨水等。但是，由于液态金属纳米液滴容易破裂并团聚为大液滴，因而不利于纳米液滴进行功能化修饰，而且镓基液态金属纳米液滴在制备时还存在着尺寸不均匀、稳定性差等缺点，从而极大地限制了液态金属纳米液滴的广泛应用。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种液态金属纳米颗粒及其制备方法，旨在解决现有的液态金属纳米颗粒稳定性差的问题。
本发明的技术方案如下：
一种液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，包括步骤：
提供液态金属及多巴胺溶液；
将所述液态金属加入多巴胺溶液中并处理成纳米液滴体系；
调节体系pH至碱性，使多巴胺进行自聚反应，即得液态金属纳米颗粒。
所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，所述多巴胺溶液的浓度为0.5~5mg/mL。
所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，利用2-氨基-2-（羟甲基）-1,3-丙二醇调节体系pH至碱性。
所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，调节体系pH至大于8.5。
所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，所述液态金属为镓或镓与铟、锌、汞、铝中的一种或多种组成的合金。
所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，所述步骤将所述液态金属加入多巴胺溶液中并处理成纳米液滴体系之前，还包括：
在所述液态金属表面接枝硫醇类表面活性剂。
所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，所述步骤所述液态金属表面接枝硫醇类表面活性剂，包括：
将液态金属加入硫醇类表面活性剂的乙醇溶液中，然后超声处理，制备表面接枝有硫醇类表面活性剂的液态金属液滴。
所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，所述步骤将所述液态金属加入多巴胺溶液中并处理成纳米液滴体系，包括：
利用细胞破碎仪或机械搅拌将加入多巴胺溶液中的液态金属处理成纳米液滴体系。
所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，在多巴胺进行自聚反应时，辅以震荡处理。
一种液态金属纳米颗粒，其中，由如上所述的方法制备而成。
有益效果：本发明所提供的液态金属纳米颗粒，为聚多巴胺包覆的液态金属纳米液滴，聚多巴胺能够起到保护液态金属纳米液滴的作用，从而有效增强了液态金属纳米液滴的稳定性，而且因为聚多巴胺含有大量的功能性基团，使得液态金属纳米颗粒能够分散于各种溶剂中，也便于对液态金属纳米液滴进一步修饰，从而扩展其应用场合。
附图说明
图1为本发明所述液态金属纳米颗粒的制备方法较佳实施例流程图。
具体实施方式
本发明提供一种液态金属纳米颗粒及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述的一种液态金属纳米颗粒的制备方法，其中，如图1所示，包括步骤：
S1、提供液态金属及多巴胺溶液；
S2、将所述液态金属加入多巴胺溶液中并处理成纳米液滴体系；
S3、调节体系pH至碱性，使多巴胺进行自聚反应，即得液态金属纳米颗粒。
本发明通过将液态金属加入多巴胺溶液中，然后对整个体系进行处理，使液态金属呈纳米液滴状态，此时多巴胺溶液中的多巴胺会吸附在液态金属的纳米液滴表面，再调节体系pH至溶液呈碱性，而因为多巴胺在碱性条件下会发生氧化自聚反应，从而使得多巴胺包覆在液态金属纳米液滴表面，保护液态金属纳米液滴，增强了其稳定性，避免了纳米液滴发生团聚和沉降。
所述步骤S1中，液态金属可以为纯镓，也可以为镓与铟、锌、汞、铝中的一种或多种合金，即以镓为主体，保证了液态金属状态的性质前提，同时加入铟、锌、汞、铝对其进行改性，以满足不同的需求。
较佳地，所述步骤S1中，提供的多巴胺溶液为多巴胺的水溶液，使得整个制备环境为水溶液状态，可做操作更佳，其浓度为0.5~5mg/mL，该浓度浓度可自聚生成包覆液态金属纳米液滴聚多巴胺；尤佳地，浓度为2mg/mL。当然，其中的多巴胺也可以为多巴胺的衍生物。
所述步骤S2中，将液态金属加入所述多巴胺溶液中，然后通过细胞破碎仪或继续搅拌处理，使溶液中的液态金属转为纳米液滴状态，在制备纳米液滴的过程中，多巴胺能够起到吸附于纳米液滴表面，使得纳米液滴在水中能够有一定的稳定性，避免了纳米液滴发生团聚和沉降。
较佳地，在将液态金属加入多巴胺溶液中之前，可以先对液态金属进行改性处理，在其表面接枝上表面活性剂如硫醇类表面活性剂，表面活性剂的存在使得液态金属更容易与其他基团结合，也能够利用液态金属在处理为纳米液滴状态后保持这一状态，便于多巴胺的吸附、结合。具体地，是将液态金属加入硫醇类表面活性剂的乙醇溶液中，然后超声处理2h，制备表面接枝有硫醇类表面活性剂的液态金属液滴，然后再将该液态金属液滴加入多巴胺溶液中。
所述步骤S3中，通过调节体系溶液的pH值至溶液呈碱性状态，使得体系中的多巴胺小分子发生氧化自聚合反应，从而在液态金属的纳米液滴表面形成一层聚合多巴胺，使得液态金属呈现为颗粒状，即液态金属纳米颗粒，因为聚多巴胺含有大量的功能基团，便于接枝各种功能分子，从而实现对液态金属纳米液滴进行功能化修饰；而且聚多巴胺具有良好的生物相容性，而且镓基液态金属无毒，因此该聚多巴胺包覆的液态金属纳米液滴能够用作纳米药物载体。
较佳地，是将体系pH调节至大于8.5，更有利于多巴胺的自聚合反应，减少其他副反应。
更佳地，所述步骤S3中，是利用具有缓冲液作用的2-氨基-2-（羟甲基）-1,3-丙二醇调节体系pH至碱性，使得自聚反应能够均匀在液态金属纳米液滴表面或周围进行，以将纳米液滴均匀、完整包覆。尤佳地，在多巴胺进行自聚反应时，辅以震荡处理，因为多巴胺的自聚反应以氧气为催化剂，上述震荡处理能够增加溶液中的氧气含量，加快反应。
本发明还提供了一种液态金属纳米颗粒，其中，由如上所述的方法制备而成。
下面通过实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
用注射器吸取300mg液态金属镓注入样品瓶中，然后加入10mL 浓度为2mg/mL的多巴胺溶液，然后用细胞破碎仪处理4小时，最后往得到悬浊液中加入12.1 mg 2-氨基-2-（羟甲基）-1,3-丙二醇，使溶液pH 达到8.5，室温下振荡6小时，即得到聚多巴胺修饰的液态金属纳米颗粒；
将上述制备得到的液态金属纳米颗粒静置24h以上，依然保持颗粒均匀状态，未见明显改变，说明液态金属纳米颗粒的稳定性能良好。
综上所述，本发明提供的液态金属纳米颗粒，为聚多巴胺包覆的液态金属纳米液滴，聚多巴胺能够起到保护液态金属纳米液滴的作用，从而有效增强了液态金属纳米液滴的稳定性，而且因为聚多巴胺含有大量的功能性基团，使得液态金属纳米颗粒能够分散于各种溶剂中，也便于对液态金属纳米液滴进一步修饰，从而扩展其应用场合。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括步骤：
提供液态金属及多巴胺溶液；
将所述液态金属加入多巴胺溶液中并处理成纳米液滴体系；
调节体系pH至碱性，使多巴胺进行自聚反应，即得液态金属纳米颗粒；在多巴胺进行自聚反应时，辅以震荡处理；所述多巴胺溶液的浓度为0.5～5mg/mL；利用2-氨基-2-(羟甲基)-1,3-丙二醇调节体系pH至碱性；调节体系pH至大于8.5。
2.根据权利要求1所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述液态金属为镓或镓与铟、锌、汞、铝中的一种或多种组成的合金。
3.根据权利要求1所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤将所述液态金属加入多巴胺溶液中并处理成纳米液滴体系之前，还包括：
在所述液态金属表面接枝硫醇类表面活性剂。
4.根据权利要求3所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤所述液态金属表面接枝硫醇类表面活性剂，包括：
将液态金属加入硫醇类表面活性剂的乙醇溶液中，然后超声处理，制备表面接枝有硫醇类表面活性剂的液态金属液滴。
5.根据权利要求4所述的液态金属纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤将所述液态金属加入多巴胺溶液中并处理成纳米液滴体系，包括：
利用细胞破碎仪或机械搅拌将加入多巴胺溶液中的液态金属处理成纳米液滴体系。
6.一种液态金属纳米颗粒，其特征在于，由如权利要求1～5任一所述的方法制备而成。
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