一种均一对称或非对称性纳米粒子、大尺寸及改性纳米粒子的合成方法

摘要

本发明提供了一种均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，涉及纳米粒子合成技术领域。本发明提供的合成方法包括以下步骤：将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶‑凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段‑无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。本发明通过控制共聚物的结构和组成，可以得到均一对称或非对称性纳米粒子，操作步骤简便，适宜大规模生产，且合成过程中不会引入有机杂质，便于后期应用。

说明书

技术领域

本发明涉及纳米粒子合成技术领域，具体涉及一种均一对称或非对称性纳米粒子、大尺寸及改性纳米粒子的合成方法。

背景技术

非晶态二氧化硅纳米粒子由于其在化妆品、油漆、药物、牙科和电子学领域的广泛应用而备受关注。在许多应用情况下，需要大小、形状和形貌可控的均匀二氧化硅纳米粒子。尤其是，具有非对称性结构的二氧化硅纳米粒子已成为一类新颖的材料，可用于药物输送、纳米反应器、光学器件和催化。目前，单分散球形二氧化硅纳米粒子可以通过各种湿化学策略合成，例如

有机表面活性剂已被广泛用作结构诱导剂，以合成的模板制备多孔或无孔二氧化硅纳米粒子。常用的表面活性剂包括阳离子表面活性剂(如十六烷基三甲基溴化铵)和市售共聚物(如Pluronic F127、P124和F108)、实验室合成的共聚物(如PEO-b-PS、PEO-b-PMMA和PAA-b-PMMA)。尽管合成条件稍有变化，但是所有模板合成方法的核心都是分子表面活性剂首先自组装成纳米胶束，随后二氧化硅无机前驱体在胶束模板周围可控水解。表面活性剂胶束的形态多样性使得在调控二氧化硅纳米粒子结构方面具有高度灵活性。然而，这种合成方法需要相对较高浓度的表面活性剂，即高于其临界胶束浓度(CMC)，致使大规模生产的成本提高。此外，胶束模板的使用导致在二氧化硅纳米粒子中引入一定量的有机杂质，且在选择性除去胶束模板后，致使二氧化硅纳米粒子内部产生多孔结构，这些都阻碍了其在无需孔或有机物情况下的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种均一对称或非对称性纳米粒子、大尺寸及改性纳米粒子的合成方法，本发明的合成方法适用于制备多种纳米粒子，操作步骤简便，适宜大规模生产，且合成过程中不会引入有机杂质，便于后期应用。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：

将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；

将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；

将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子；

所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。

本发明还提供了一种大尺寸均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：

将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯；

将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；

将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，将所得体系作为种子模板进行二次生长，得到大尺寸均一对称或非对称性纳米粒子。

本发明还提供了一种改性均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：

将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯；

将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；

将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，将所得体系和有机硅酸盐前驱体混合，得到改性均一对称或非对称性纳米粒子。

优选地，所述无规共聚物为聚(丙烯酸类单体-r-苯乙烯)。

优选地，所述嵌段-无规共聚物为嵌段-聚(丙烯酸类单体-r-苯乙烯)，所述嵌段-无规共聚物中嵌段包括聚苯乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷或聚叔丁基苯乙烯。

优选地，所述丙烯酸类单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙基丙烯酸、2-丁基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2-二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸叔丁酯。

优选地，所述共聚物溶液的浓度为0.0001～50.0mg/mL；所述氨水和有机溶剂的体积比为7～126:1000；所述氨水的质量浓度为25％。

优选地，所述有机溶剂包括四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、三氯乙烯、环己烷、甲基异丁基甲酮、甲基异丙基甲酮、二甲苯、二甲醚、二甲亚砜、苯、2-丁酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇或正丁醇。

优选地，所述纳米粒子前驱体和共聚物中丙烯酸类单体的摩尔比为5～1000:1。

优选地，所述有机硅酸盐前驱体包括丙基三甲氧基硅烷、7-辛烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷或十八烷基三甲氧基硅烷。

本发明提供了一种均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。在本发明中，共聚物溶解在有机溶剂中，加入氨水使共聚物中丙烯酸类单体去质子化，得到带负电荷的共聚物分子，同时降低丙烯酸类单体在共聚物溶液中的溶解度，由于带电荷片段之间的静电排斥作用，带负电荷的共聚物分子内塌陷形成超小单链纳米粒子，而不是较大的聚集体或者胶束；同时，亲溶剂性苯乙烯片段对丙烯酸类单体片段的屏蔽可以防止共聚物间缔合成具有多条链的胶束，从而形成聚合物单链纳米粒子。聚合物单链纳米粒子作为种子模板用于纳米粒子前驱体水解，在氨水催化作用下，纳米粒子前驱体在聚合物单链纳米粒子种子模板上成核和生长，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子。本发明通过控制共聚物的结构和组成，可以得到均一对称或非对称性纳米粒子，操作步骤简便，适宜大规模生产，且合成过程中不会引入有机杂质，便于后期应用。

附图说明

图1为实施例2制备二氧化硅纳米粒子的合成及结构示意图；

图2为实施例1～3的二氧化硅纳米粒子的TEM照片(a-c)和尺寸分布图(d)；

图3为Janus状聚合物/二氧化硅杂化纳米粒子的合成及结构示意图。

具体实施方式

本发明提供了一种均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：

将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；

将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；

将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子；

所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。

本发明将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液。在本发明中，所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯。

在本发明中，所述无规共聚物优选为聚(丙烯酸类单体-r-苯乙烯)，所述无规共聚物中丙烯酸类单体的摩尔百分比优选为10～90％，更优选为10～60％，进一步优选为20～50％；以丙烯酸类单体-r-苯乙烯为一个单元，所述无规共聚物的重复单元数优选为10～1000，更优选为10～700，进一步优选为30～298。

在本发明中，所述丙烯酸类单体优选包括丙烯酸、甲基丙烯酸、2-乙基丙烯酸、2-丁基丙烯酸、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸异丁酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异冰片酯、丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸2-二乙氨基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸正辛酯、丙烯酸叔丁酯或甲基丙烯酸叔丁酯。

在本发明中，所述嵌段-无规共聚物优选为嵌段-聚(丙烯酸类单体-r-苯乙烯)；所述嵌段-无规共聚物中聚(丙烯酸类单体-r-苯乙烯)的结构和组成与前文所述无规共聚物中一致，这里不再赘述。在本发明中，所述嵌段-无规共聚物中嵌段优选包括聚苯乙烯、聚环氧乙烷、聚环氧丙烷或聚叔丁基苯乙烯。在本发明中，所述嵌段-无规共聚物中嵌段部分的重复单元数优选为50～5000，更优选为250～413。

在本发明中，当所述共聚物为无规共聚物时，得到的纳米粒子为均一对称纳米粒子：即无规共聚物溶解在有机溶剂中，加入氨水使共聚物中丙烯酸类单体去质子化，因此降低了聚丙烯酸类单体片段在溶液中的溶解度。由于带电荷片段之间的静电排斥作用，带负电荷的无规共聚物分子内塌陷形成超小单链纳米粒子，而不是较大的聚集体或者胶束，同时，亲溶剂性苯乙烯片段对丙烯酸类单体片段的屏蔽可以防止共聚物间缔合成具有多条链的胶束，从而形成聚合物单链纳米粒子。超小单链纳米粒子作为种子模板纳米粒子前驱体水解，在氨水催化作用下，纳米粒子前驱体在共聚物单链种子模板上成核和生长，进行溶胶-凝胶反应后得到球形纳米粒子，即均一对称纳米粒子。通过控制聚合物结构和组成，当所述共聚物为嵌段-无规共聚物时，无规部分同上述无规共聚物一样形成超小单链纳米粒子作为种子模板，形成球形纳米粒子，而嵌段部分在溶剂中为溶解状态，最终嵌在球形纳米粒子的一侧，得到的纳米粒子为非对称性纳米粒子。

在本发明中，所述有机溶剂优选包括四氢呋喃、甲苯、二氯甲烷、氯仿、乙酸乙酯、三氯乙烯、环己烷、甲基异丁基甲酮、甲基异丙基甲酮、二甲苯、二甲醚、二甲亚砜、苯、2-丁酮、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、乙醇、甲醇或正丁醇，更优选为2-丁酮或四氢呋喃。

在本发明中，所述共聚物溶液的浓度优选为0.0001～50.0mg/mL，更优选为0.001～25mg/mL，进一步优选为0.01～10mg/mL。

得到共聚物溶液后，本发明将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液。在本发明中，所述氨水的质量浓度优选为25％。在本发明中，氨水能够使共聚物中羧基去质子化，得到带负电荷的共聚物分子，在带电荷片段之间的静电排斥作用下，带负电荷的共聚物分子内塌陷形成超小单链纳米粒子种子。

在本发明中，所述氨水和有机溶剂的体积比优选为7～126:1000，更优选为14～77:1000，进一步优选为21:500。本发明限定上述用量比的作用是控制得到聚合物单链纳米粒子以及纳米粒子前驱体水解速率。

在本发明的具体实施例中，优选将所述共聚物溶液和氨水在醇类溶剂中混合，以减少纳米粒子前驱体形成溶胶的粘度。在本发明中，所述醇类溶剂优选乙醇。在本发明的具体实施例中，所述氨水和乙醇的体积比优选为1:1。

在本发明中，所述共聚物溶液和氨水混合的方法优选为超声混合，所述超声混合的功率优选为20～100W，更优选为40～70W；所述超声混合的时间优选为20s～1h，更优选为20s～0.5h，进一步优选为20s～10min。本发明通过控制超声混合的功率和时间能够使溶液充分混合均匀。

在本发明中，所述聚合物单链纳米粒子种子分散液中的单链纳米粒子种子为超小单链纳米粒子种子，尺寸优选为2～10nm，更优选为2～5nm。在本发明中，单链纳米粒子种子相比于传统的基于表面活性剂胶束模板，不需要相对较高浓度的表面活性剂，降低了大规模生产的成本，而且减少了纳米粒子中有机杂质的引入，且避免了纳米粒子内部多孔结构的产生。

得到聚合物单链纳米粒子种子分散液后，本发明将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子。在本发明中，所述纳米粒子前驱体优选为二氧化硅前驱体、二氧化钛前驱体、酚醛前驱体、聚多巴胺前驱体或氧化铁前驱体。在本发明中，所述二氧化硅前驱体优选为正硅酸乙酯或正硅酸甲酯；所述二氧化钛前驱体优选为钛酸正丁酯；所述酚醛前驱体优选为间苯二酚和甲醛溶液，所述甲醛溶液的质量浓度优选为37％；所述间苯二酚和甲醛溶液的质量比优选为1～12:7，更优选为4～8:7；所述聚多巴胺前驱体优选为盐酸多巴胺；所述氧化铁前驱体优选为六水合三氯化铁。

在本发明中，所述纳米粒子前驱体和共聚物中丙烯酸类单体的摩尔比优选为5～1000:1，更优选为5～500:1，进一步优选为20～100:1。本发明通过控制所述纳米粒子前驱体和共聚物中丙烯酸类单体的摩尔比能够调控所得纳米粒子的尺寸，当所述纳米粒子前驱体和共聚物中丙烯酸类单体的摩尔比在上述范围时，得到的均一对称或非对称性纳米粒子的平均直径为10～100nm。

在本发明中，所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合的方法优选为超声混合，所述超声混合的功率优选为20～100W，更优选为40～70W；所述超声混合的时间优选为20s～1h，更优选为20s～0.5h，进一步优选为20s～10min。本发明通过控制超声混合的功率和时间能够使溶液充分混合均匀。

在本发明中，所述溶胶-凝胶反应优选在静置条件下进行，所述溶胶-凝胶反应的温度优选为常温，时间优选为7～48h，更优选为24～36h。本发明在所述溶胶-凝胶反应过程中，在氨水催化作用下，纳米粒子前驱体在单链纳米粒子种子上成核和生长，得到均一对称或非对称性纳米粒子。在本发明中，所述均一对称或非对称性纳米粒子的平均直径优选为10～100nm，其变异系数低于8.0％。在本发明中，所述均一对称或非对称性纳米粒子的收率优选为5％。

在本发明中，当制备非对称性纳米粒子时，优选在静置所得体系中加入水，得到非对称性纳米粒子。在本发明中，以有机溶剂的量为基准，水的添加量优选为1vol％～50vol％，更优选为10vol％。在本发明中，加入水的作用是使嵌段-无规共聚物中嵌段部分聚合物塌陷，更易观察非对称性纳米粒子的不同相区。

本发明提供的合成方法操作步骤简便，在常温条件下进行，且不需要搅拌，静置即可；另外，本发明制备的均一对称或非对称性纳米粒子分散在有机溶剂中，便于后期改性及应用。

本发明还提供了一种大尺寸均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：

将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯；

将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；

将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，将所得体系作为种子模板进行二次生长，得到大尺寸均一对称或非对称性纳米粒子。

在本发明中，溶胶-凝胶反应所得体系的制备方法与前文所述均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法一致，这里不再赘述。

在本发明中，所述二次生长的方法优选包括以下步骤：

将溶胶-凝胶反应所得体系和有机溶剂混合，得到纳米粒子溶液；

将所述纳米粒子溶液和氨水混合，得到纳米粒子种子分散液；

将所述纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行二次溶胶-凝胶反应，得到均一对称或非对称性纳米粒子。

在本发明中，所述二次生长过程中采用的试剂、各步骤的混合方法以及二次溶胶-凝胶反应的工艺参数与前文所述均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法中一致，这里不再赘述。

本发明通过二次生长，能够得到大尺寸的纳米粒子，二次生长所得纳米粒子的平均直径优选为100～500nm。

本发明还提供了一种改性均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法，包括以下步骤：

将共聚物溶于有机溶剂中，得到共聚物溶液；所述共聚物包括无规共聚物或嵌段-无规共聚物；所述共聚物中包括丙烯酸类单体和苯乙烯；

将所述共聚物溶液和氨水混合，得到聚合物单链纳米粒子种子分散液；

将所述聚合物单链纳米粒子种子分散液和纳米粒子前驱体混合，进行溶胶-凝胶反应，将所得体系和有机硅酸盐前驱体混合，进行二次溶胶-凝胶反应，得到改性均一对称或非对称性纳米粒子。

在本发明中，溶胶-凝胶反应所得体系的制备方法与前文所述均一对称或非对称性纳米粒子的合成方法一致，这里不再赘述。

在本发明中，所述有机硅酸盐前驱体优选包括丙基三甲氧基硅烷、7-辛烯基三甲氧基硅烷、3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、十二烷基三乙氧基硅烷、十八烷基三乙氧基硅烷或十八烷基三甲氧基硅烷。在本发明中，所述有机硅酸盐前驱体和前文所述纳米粒子前驱体的摩尔比优选为1:3～100，更优选为1:12～60。本发明利用有机硅酸盐前驱体能够得到具有不同表面性质的纳米粒子，如在纳米粒子表面引入疏水性基团、氨基、碳碳双键等官能团。

在本发明中，所述溶胶-凝胶反应所得体系和有机硅酸盐前驱体的混合方法优选为超声混合，所述超声混合的功率优选为20～100W，更优选为40～70W；所述超声混合的时间优选为20s～1h，更优选为20s～0.5h，进一步优选为20s～10min。

在本发明中，所述二次溶胶-凝胶反应优选在静置条件下进行，所述二次溶胶-凝胶反应的温度优选为常温，时间优选为7～48h，更优选为24～36h。

下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

以聚(甲基丙烯酸-r-苯乙烯)(P(MAA

将500mg P(MAA

实施例2

以聚(丙烯酸-r-苯乙烯)(P(AA

将500mg P(AA

实施例3

以聚(丙烯酸甲酯-r-苯乙烯)(P(MA

将500mg P(MA

实施例4

以聚苯乙烯-b-聚(丙烯酸甲酯-r-苯乙烯)(PSt

将100mg PSt

实施例5

以聚苯乙烯-b-聚(丙烯酸-r-苯乙烯)(PSt

将500mg PSt

实施例6

以聚苯乙烯-b-聚(丙烯酸-r-苯乙烯)(PSt

将500mg PSt

实施例7

以聚苯乙烯-b-聚(丙烯酸-r-苯乙烯)(PSt

将500mg PSt

实施例8

二次生长合成130nm的二氧化硅纳米粒子：

取10mL实施例2制备的50nm二氧化硅纳米粒子的THF溶液，加10mL THF稀释上述溶液，加0.42mL质量浓度为25％的氨水和0.42mL乙醇，在100W功率条件下超声20s，再加入2mL正硅酸乙酯，在70W功率条件下超声20s，反应溶液于室温条件下静置24h，溶胶-凝胶反应结束，得到单分散二氧化硅纳米粒子。经测试表征，单分散二氧化硅纳米粒子平均直径为130nm。

实施例9

二次生长合成200nm的二氧化硅纳米粒子：

取5mL实施例2制备的50nm二氧化硅纳米粒子的THF溶液，加10mL THF稀释上述溶液，加0.42mL质量浓度为25％的氨水和0.42mL乙醇，在40W功率条件下超声20s，再加入2mL正硅酸乙酯，在100W功率条件下超声20s，反应溶液于室温条件下静置24h，溶胶-凝胶反应结束，得到单分散二氧化硅纳米粒子。经测试表征，单分散二氧化硅纳米粒子平均直径为200nm。

实施例10

疏水性二氧化硅纳米粒子的制备：

将500mg P(MAA

将所述疏水性二氧化硅纳米粒子加入甲苯中，4000rpm转速下离心20min，二氧化硅纳米粒子均匀分散在甲苯中，说明本实施例制备的二氧化硅纳米粒子具有疏水性。

实施例11

疏水性二氧化硅纳米粒子的制备：

将500mg P(AA

将所述疏水性二氧化硅纳米粒子加入甲苯中，5000rpm转速下离心20min，二氧化硅纳米粒子均匀分散在甲苯中，说明本实施例制备的二氧化硅纳米粒子具有疏水性。

实施例12

以P(MAA

将500mg P(MAA

实施例13

以P(AA

将500mg P(AA

实施例14

以P(MA

将500mg P(MA

实施例15

以P(AA

将500mg P(AA

结果表征：

图1为实施例2制备二氧化硅纳米粒子的合成及结构示意图，其中图1中的a为合成过程示意图；图1中的b为二氧化硅纳米粒子粉末以及在四氢呋喃溶液中的光学照片。由图1可以看出，无规共聚物溶解在有机溶剂中，加入氨水使共聚物中丙烯酸类单体去质子化，因此降低了聚丙烯酸类单体片段在溶液中的溶解度。由于带电荷片段之间的静电排斥作用，带负电荷的无规共聚物分子内塌陷形成超小单链纳米粒子，而不是较大的聚集体或者胶束。超小单链纳米粒子作为种子模板纳米粒子前驱体水解，在氨水催化作用下，纳米粒子前驱体在共聚物单链种子模板上成核和生长，溶胶-凝胶反应可以得到球形纳米粒子。

图2为实施例1～3的二氧化硅纳米粒子的TEM照片(a-c)和尺寸分布图(d)，比例尺为100nm；其中图2中的a表示实施例3制备的直径为23.0±1.8nm的二氧化硅纳米粒子，图2中的b表示实施例1制备的直径为38.3±1.5nm的二氧化硅纳米粒子，图2中的c表示实施例2制备的直径为53.2±1.8nm的二氧化硅纳米粒子。由图2中的d可以看出二氧化硅纳米粒子具有良好的单分散性，其变异系数低于8.0％。

图3为Janus状聚合物/二氧化硅杂化纳米粒子的合成及结构示意图；其中，图3中的a表示Janus状聚合物/二氧化硅杂化纳米粒子的合成过程示意图；图3中的b表示实施例5中溶胶-凝胶反应结束后加水前纳米粒子的TEM图；图3中的c表示实施例5中溶胶-凝胶反应结束后加水后纳米粒子的TEM图；图3中的d表示Janus状聚合物/二氧化硅杂化纳米粒子的STEM照片和EDX元素映射照片；图3中的e表示实施例6合成的类Janus状聚合物/二氧化硅杂化纳米粒子TEM照片；图3中的f表示实施例7合成的类Janus状聚合物/二氧化硅杂化纳米粒子TEM照片，图3中的e和f表示不同正硅酸乙酯和丙烯酸摩尔比条件下使用PS

由以上实施例可以看出，本发明与现有技术相比实现了直接在有机相中大规模制备直径在100nm以内的纳米粒子，为大规模制备具有简单或复杂形貌的纳米粒子开辟了一条新途径；反应后期引入有机硅酸盐前驱体，可以很容易得到具有不同表面化学性质的纳米粒子。此外，与现有多步合成非对称性纳米粒子相比，该技术方案通过设计具有特定结构的共聚物，可以一步合成由二氧化硅相区、聚合物相区组成的类Janus状各向异性杂化纳米粒子。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。