Supraparticles from Titania Nanoplates: Assembly, Photocatalytic Polymer Encapsulation, Functionalization, and Multifunctional Hybrid Supraparticles

Diese Studie beschreibt die Assemblierung von Titandioxid-Nanoplättchen (TNPs) zu dreidimensionalen Suprapartikeln (SPs) mittels einer emulsionsbasierten Assemblierungstechnik unter Verwendung von Dodecyltrimethylammoniumbromid (DTAB) als Tensid. Die SPs weisen Durchmesser von ca. 100 bis ca. 400 nm auf und sind in einer Polystyrolhülle eingeschlossen. Die Verkapselung erfolgt durch oberflächeninitiierte photokatalysierte radikalische Polymerisation (UVP) unter Ausnutzung der intrinsischen photokatalytischen Aktivität der TNPs. Durch Variation der Dauer der UV-Bestrahlung ( λ = 365 nm) lässt sich der Gesamtanteil an organischem Material im Polymer einstellen. Kleinwinkel-Röntgenstreuungsmessungen (SAXS) zeigen einen höheren Ordnungsgrad innerhalb der SPs nach der Polymerisation sowie vergrößerte Abstände zwischen den eingeschlossenen TNPs. Vermutlich beginnt die Polymerisation an der Doppelbindung der nativen Oleylamin-Liganden auf der TNP-Oberfläche, was zu einer Oberflächenpfropfung des Polymers und einer Neuanordnung der TNPs innerhalb der verkapselten SPs führt. Des Weiteren wird die Funktionalisierung der Polymerhülle mit Carbonsäure- oder Azidgruppen demonstriert. Als Machbarkeitsnachweis wurden TNPs mit superparamagnetischen Eisenoxid-Nanowürfeln (SPIONs) zu hybriden SPs assembliert. Die UVP konnte problemlos an diese hybriden SPs angepasst werden, wodurch verkapselte TNP/SPION-basierte SPs entstanden, die die optischen und magnetischen Eigenschaften beider Materialien vereinen.