自驱动二氧化锰纳米马达的制备与性能

• 作者: 巫佳思 张亚茹 时霄霄 李佳贤 杜金志 缪玮珉 黄秋月
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 微纳米马达 自驱动 二氧化锰 过氧化氢
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 无机非金属及其复合材料
• 页码范围: 33-38
• 页数: 6页
• 分类号: TB383
• 字数: 3680字
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.19110110

摘要

近年来,基于微纳米马达的研究引起了研究者广泛的兴趣,其中,对微米尺度的马达研究占多数,而纳米马达的制备更具有挑战性.本研究介绍了一种制备方法简单、原料来源广泛、尺寸可在纳米至微米尺度范围内精确调控的微纳米马达体系.首先合成了尺寸可控的SiO2纳米颗粒,采用Pickering乳液法制备微米尺寸的胶体囊,裸露的SiO2进一步催化高锰酸钾(KMnO4)还原生成二氧化锰(MnO2)/SiO2 Janus纳米颗粒,MnO2催化过氧化氢(H2O2)分解产生氧气,从而推动马达运动.利用动态光散射(DLS)和透射电镜(TEM)表征了SiO2模板的尺寸,其在140 nm(SS1)到630 nm(SS5)内可控.通过扫描电镜(SEM)观察所形成的胶体囊表面SS1的分布情况,研究了石蜡与SS1质量比对SS1在胶体囊表面分布的影响.结果显示,当二者质量比达到40:1时,SS1能在石蜡表面实现单层分布,并且有一部分嵌入石蜡中.通过紫外(UV)、DLS、TEM等方法进行表征,证实了自驱动MnO2纳米马达的Janus结构.通过倒置显微镜观察并使用Image J、MATLAB等软件进行运动分析,发现SS5纳米马达在0.5％H2 O2溶液中的均方位移比在超纯水中长,且扩散系数从超纯水中的0.56μm2/s增加到1.26μm2/s,增加了1.25倍,证实了自驱动MnO2纳米马达的有效运动.