【摘 要】
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人造胶体马达具有种类多样、易于控制和运动尺度大的优点,在精准医疗、环境修复等领域有着广阔的应用前景。在人造胶体马达的运动控制方法中,可见光控制的方式有着易于控制、环境友好度高的特点。本论文制备了两种基于可见光催化材料和铂金属的人造胶体马达,可在可见光的调节下实现快速的运动,并实现了可见光对人造胶体马达运动的有效调控。首先对二氧化硅微球模板应用熔融盐浸渍、高温煅烧、磁控溅射技术制备了氮化碳基Pt/g
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人造胶体马达具有种类多样、易于控制和运动尺度大的优点,在精准医疗、环境修复等领域有着广阔的应用前景。在人造胶体马达的运动控制方法中,可见光控制的方式有着易于控制、环境友好度高的特点。本论文制备了两种基于可见光催化材料和铂金属的人造胶体马达,可在可见光的调节下实现快速的运动,并实现了可见光对人造胶体马达运动的有效调控。首先对二氧化硅微球模板应用熔融盐浸渍、高温煅烧、磁控溅射技术制备了氮化碳基Pt/g-C3N4 Janus胶体马达。使用SEM、EDS、XRD等对此微纳米粒子的形貌、元素分布、晶相进行了分析,结果表明该胶体马达表面为石墨烯相氮化碳,铂元素覆盖于马达微球的一侧,大致地呈现出半球形分布。对该微纳米粒子的光电性能和光学性能进行研究,研究发现Pt/g-C3N4 Janus胶体马达相对其基体材料有着更强的光电能力,且具有良好的可见光吸收能力。分别以绿光光源和蓝光光源作为控制光源对该胶体马达进行照射,以光源的照射强度和H2O2底物浓度作为变量,研究对该胶体马达运动行为的影响,进而以蓝光光源的“开/关”作为控制因素,实现了该胶体马达的可见光控加速运动。通过水浴合成法结合磁控溅射技术制备了基于硫化镉和铂金属材料的Pt/CdS Janus胶体马达,并通过一系列物理化学表征验证了其物质组成、表面结构和理化性质。由于结构上的不对称性,该胶体马达可以以一侧生成气泡的方式实现快速的自驱动推进。研究了绿光、蓝光光源照射强度以及H2O2浓度对该胶体马达运动速度、扩散能力的影响;此外,通过周期性调控蓝光光源“开/关”的方式,实现了该胶体马达在可见光调控下周期性的“启/停”运动。综上所述,本论文通过模板法制备了Pt/g-C3N4 Janus胶体马达和Pt/CdS Janus胶体马达,探究了可见光光照强度和燃料浓度对其运动速度和扩散能力的影响;并以调节光源的方式实现了对胶体马达运动的高效调控,为胶体马达的人为高效控制提供了新的思路。
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