本發(fā)明屬于模板法制備納米粒子，具體涉及一種基于蟬翼表面結構的生物模板限域制備納米粒子方法。

背景技術：

1、金屬有機骨架材料(metal-organic?framework，mof)是由金屬離子或金屬簇合物與有機配體配位形成的低密度結晶多孔材料。因其比表面積大、孔隙率高、晶體結構與孔徑大小可控、可替代組分豐富等優(yōu)點，廣泛應用于儲能、氣體儲存、吸附分離污染物等領域。又因其毒性較低、制備方法簡單、生物降解性好等優(yōu)點，廣泛應用于生物醫(yī)用材料領域。沸石咪唑酯框架(zeolitic?imidazolate?frameworks，zifs)是mofs的一個子類，由過渡金屬(如fe、co、cu、zn)與咪唑類配體的氮原子配位組成。因zifs與傳統(tǒng)沸石結構相同，所以該材料具備傳統(tǒng)沸石結構的應用前景以及mofs可控、易修飾、低毒性等優(yōu)點。

2、zifs材料具有100多種不同的拓撲結構，可以通過調節(jié)中心離子、有機配體以及反應條件(溫度、壓強等)合成。zif-8作為zifs中最常見的多孔材料，主要通過2-甲基咪唑的兩個氮原子與中心離子zn2+相連接，形成方鈉石(sod)拓撲結構。zif-67是另一種常見的多孔材料，具有菱形十二面體拓撲結構，它是由2-甲基咪唑環(huán)上的氮原子與金屬co2+形成配位鍵，構成具有co-咪唑酯的四配位骨架。目前，制備zif-8或者zif-67的方法多樣，主要有：溶劑熱合成法、水熱法、超聲合成法等，但這些制備方法均較為復雜且難以精確控制納米粒子的尺寸。

3、本發(fā)明選擇的蟬翼為自然界中較常見的黑蚱蟬，其表面均勻分布著納米亞圓頂錐形陣列結構，其基底圓直徑約為180±10nm，頂部圓直徑約為90±10nm，整體高度約為325±15nm，相鄰結構單元之間的距離，即結構周期約為200±10nm。利用蟬翼表面天然的納米結構結合溶膠凝膠法可以得到具有對應尺寸的反結構孔模具?；谙s翼表面反結構孔模具可以限域生長具有一定規(guī)則尺寸的納米粒子如zif-8、zif-67。該制備方法優(yōu)于之前傳統(tǒng)納米粒子制備方法，優(yōu)勢在于蟬翼表面反結構納米孔模板可以用于限域制備尺寸較為統(tǒng)一的納米粒子。

技術實現(xiàn)思路

1、為了克服現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種基于生物模板限域制備納米粒子的方法，該制備方法成本低廉，操作簡單。利用蟬翼表面天然結構作為原始生物模板制備得到反結構孔模具，隨后利用反結構孔模具限域生長的納米粒子具有較為均勻的尺寸。

2、為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明技術方案如下：

3、一種基于生物模板法限域制備納米粒子的方法，包括以下步驟：

4、(1)蟬翼表面反結構孔模具制備過程：

5、(1.1)對原始蟬翼用丙酮、乙醇和去離子水超聲處理，隨后自然干燥得到干凈蟬翼待用；

6、(1.2)反結構孔模具材料預處理，然后置于真空干燥箱中保持一段時間使材料充分浸潤蟬翼；

7、(1.3)取出充分浸潤的蟬翼，置于紫外燈下一段時間使液態(tài)膠水完全固化，剝離得到反結構孔模具；

8、(2)納米粒子制備過程：

9、(2.1)將六水合硝酸鋅或硝酸鈷溶于甲醇中，攪拌均勻，得到硝酸鋅/硝酸鈷溶液；

10、(2.2)將2-甲基咪唑加入到甲醇中，攪拌均勻獲得2-甲基咪唑溶液，將所述溶液加入到上述硝酸鋅或硝酸鈷溶液中，獲得混合物溶液，并利用振蕩器將所述混合物溶液混合均勻；

11、(2.3)吸取一定量混合液涂布到反結構孔模具上，以確保液體充分浸沒模具，并靜置反應一段時間；

12、(2.4)取出反結構孔模具，用甲醇和去離子水反復沖洗模具表面；

13、(2.5)將沖洗后的模具置于真空干燥箱中真空干燥一段時間，模具的反結構孔內(nèi)得到限域生長的納米粒子。

14、作為優(yōu)選方式，步驟(2.1)中所述六水合硝酸鋅或硝酸鈷質量為0.1g，甲醇的體積為8.5ml；步驟(2.2)中2-甲基咪唑質量為1.0g，甲醇的體積為8.5ml；將8.5ml的2-甲基咪唑溶液加入到8.5ml的上述硝酸鋅或硝酸鈷溶液中。

15、作為優(yōu)選方式，蟬翼其基底圓直徑約為180±10nm。

16、作為優(yōu)選方式，反結構孔模具材料為紫外光固化膠、或聚甲基丙烯酸甲酯pmma。

17、作為優(yōu)選方式，反結構孔模具材料為紫外光固化膠時的反結構孔模具制備過程為：

18、(1.1)：對原始蟬翼用丙酮、乙醇和去離子水超聲處理，隨后自然干燥得到干凈蟬翼待用；

19、(1.2)將紫外光固化膠液體均勻涂布在蟬翼上，隨后置于真空干燥箱中保持一段時間使液體充分浸潤蟬翼；

20、(1.3)取出充分浸潤的蟬翼，置于紫外燈下一段時間使液態(tài)膠水完全固化，剝離得到紫外光固化膠反結構孔模具。

21、作為優(yōu)選方式，反結構孔模具材料為pmma時的反結構孔模具制備過程為：

22、(1.1)對原始蟬翼用丙酮、乙醇和去離子水超聲處理，隨后自然干燥得到干凈蟬翼待用；

23、(1.2)干燥pmma粉末，隨后將pmma溶解于三氯甲烷中，充分攪拌至溶液無色透明；

24、(1.3)將pmma液體均勻涂布在蟬翼上，隨后置于真空干燥箱中保持一段時間使液體充分浸潤蟬翼；

25、(1.4)多次涂布，最后自然冷卻剝離得到pmma反結構孔模具。

26、作為優(yōu)選方式，所述紫外光固化膠為noa61。

27、作為優(yōu)選方式，步驟(2.3)中的靜置反應時間為10-30min。

28、本發(fā)明的有效效果是：本發(fā)明的一種生物模板法制備納米粒子的制備方法，所用主要原料為蟬翼且pmma和紫外光固化膠反結構孔模具均是基于蟬翼表面天然結構制備的，六水合硝酸鋅、六水合硝酸鈷、2-甲基咪唑、甲醇價格便宜且易得。本制備過程均在室溫下攪拌、混合即可，操作簡單，不存在高溫處理過程，較為安全。納米粒子的生長主要取決于蟬翼表面反結構孔的限域作用，通過其生物模板固有尺寸對其粒子生長的限域作用制備粒子。

技術特征：

1.一種基于生物模板法限域制備納米粒子的方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于生物模板法限域制備納米粒子的方法，其特征在于：步驟(2.1)中所述六水合硝酸鋅或硝酸鈷質量為0.1g，甲醇的體積為8.5ml；

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于生物模板法限域制備納米粒子的方法，其特征在于：蟬翼其基底圓直徑約為180±10nm。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于生物模板法限域制備納米粒子的方法，其特征在于：反結構孔模具材料為紫外光固化膠、或聚甲基丙烯酸甲酯pmma。

5.根據(jù)權利要求4所述的一種基于生物模板法限域制備納米粒子的方法，其特征在于：反結構孔模具材料為紫外光固化膠時的反結構孔模具制備過程為：

6.根據(jù)權利要求4所述的一種基于生物模板法限域制備納米粒子的方法，其特征在于：反結構孔模具材料為pmma時的反結構孔模具制備過程為：

7.根據(jù)權利要求4所述的一種基于生物模板法限域制備納米粒子的方法，其特征在于：所述紫外光固化膠為noa61。

8.根據(jù)權利要求1所述的一種基于生物模板法限域制備納米粒子的方法，其特征在于：步驟(2.3)中的靜置反應時間為10-30min。

技術總結
本發(fā)明提供一種納米粒子的制備方法，屬于模板法制備納米粒子技術領域。本發(fā)明的一種納米粒子的制備方法，所用主要原料為：蟬翼、六水合硝酸鋅、六水合硝酸鈷、2?甲基咪唑和甲醇，價格低廉。本合成過程在室溫下即可完成，操作簡單，不存在高溫處理環(huán)節(jié)，較為安全。納米粒子的生長主要取決于蟬翼表面反結構孔模具的限域作用，通過蟬翼表面反結構孔的固有尺寸限制粒子生長從而制備特定尺寸及形貌的納米粒子。

技術研發(fā)人員：鮑雨,鐘宜帆,崔樹勛
受保護的技術使用者：西南交通大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/6