Janus微纳材料凭借其结构或功能上的不对称性，在催化、自驱动马达、界面工程及光电等领域展现出独特性能。其中，有机-无机复合Janus粒子能够将有机“软”组分成和无机“硬”组分分区集成，为复合材料多级结构设计提供了新的构造基元，是近年来材料科学的研究热点。在众多无机组分中，层状双金属氢氧化物（LDH）具有高比表面积、层间阴离子可交换和金属阳离子可调控等性质，为构筑有机–无机复合Janus粒子提供了新的设计思路。然而，基于LDH的Janus材料研究仍相对有限。鉴于LDH的多功能性与可设计性，开发结构可控、易于规模化制备的Janus水滑石微纳粒子（LDH-JPs），对于拓展其在催化、环境等领域的应用具有重要意义。
图1. MgAl-LDH-JPs的制备方案及表征；比例尺: 500 nm
基于此，本研究提出利用溶胀诱导对称性破坏策略，实现LDH-JPs的可控合成（图1）。该策略以聚苯乙烯（PS）微球为模板，在其表面包覆二氧化钛（TiO2）壳层后原位生长LDH；随后，通过甲苯诱导PS溶胀挤出壳层，获得具有不对称性结构的“雪人状”LDH-JPs。该方法无需对LDH表面进行复杂的化学修饰，可在高固含量下制备，为LDH-JPs的规模化生产提供了可行方案。
通过调节溶剂比例与溶胀时间，可精确控制LDH-JPs的有机/无机组分比例与形貌。高温煅烧去除PS组分后可形成空心碗状结构。特别是，该策略具有良好的普适性，壳层材料TiO2可替换为ZrO2或聚多巴胺；LDH的金属组成亦可由MgAl-LDH拓展至FeAl-、CoFe-、CuNiFe-LDH等多种类型，充分体现了该方法在结构与组分调控方面的高度灵活性（图2）。
图2. 不同类型LDH-JPs形貌及金属元素分布；比例尺: 200 nm
利用CuNiFe-LDH-JPs的催化活性与Janus结构的不对称性，CuNiFe-LDH-JPs能够高效催化H2O2分解产生氧气，并通过气泡的不对称喷射获得驱动力，实现自推进运动，在智能微纳马达领域展现出潜在的应用价值（图3）。本研究不仅推动了LDH材料在不对称结构设计方面的发展，也为有机–无机Janus材料的制备与功能拓展提供了新的途径。
图3. CuNiFe-LDH-JPs的自驱动行为；比例尺：b) 5 μm; c) 2 μm
该工作以“Layered Double Hydroxide-Based Janus Particles”为题发表于《Adv. Funct. Mater.》期刊上，第一作者为北京化工大学软物质科学与工程高精尖创新中心博士研究生王紫薇，通讯作者为史少伟教授。本研究工作得到了国家自然科学基金的资助。
原文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202520376
