聚合物基磁性Janus颗粒的制备及其在油水分离中的应用

Preparation of Polymer-based Magnetic Janus Particles and Their Application in Oil-water Separation

摘要

聚合物基磁性Janus颗粒是以高分子链为颗粒主体或骨架并复合磁性材料所制备的一种具有不对称Janus结构的智能微纳米材料，其可集成亲水/疏水与磁性功能，赋予材料独特的界面行为和磁响应特性。文章重点介绍该材料的3种制备策略：掩蔽法、相分离法和自组装法。详细分析Pickering乳液掩蔽、溶剂蒸发诱导相分离、微流控技术和嵌段共聚物自组装等具体示例。结合其结构调控和功能化方面的优势，对聚合物基磁性Janus颗粒在含油废水处理方面的应用进行具体阐述。研究结果为设计开发高性能、可回收的油水分离材料提供参考。

Abstract

Polymer-based magnetic Janus particles were a type of intelligent micro/nanomaterial with an asymmetric Janus structure, prepared by employing polymer chains as the particle matrix or backbone combined with magnetic materials. The particles integrated hydrophilic/hydrophobic and magnetic functionalities, endowing the materials with unique interfacial behavior and magnetic responsiveness. The review focused on three preparation strategies for this material: Masking method, phase separation method, and self-assembly method. Specific examples, including Pickering emulsion masking, solvent evaporation-induced phase separation, microfluidic technology, and block copolymer self-assembly, were analyzed in detail. Combined with the advantages in structural regulation and functionalization, the application of polymer-based magnetic Janus particles in oily wastewater treatment was elaborated specifically. The findings provided references for design and development of high-performance, recyclable oil-water separation materials.

Graphical abstract

关键词

聚合物基磁性Janus颗粒 / 掩蔽法 / 相分离法 / 自组装法

Key words

Polymer-based magnetic Janus particles / Masking method / Phase separation method / Self-assembly method

Janus颗粒是一类具有对称性破缺结构的纳米或微米级复合材料，其特殊的不对称结构可以在单个粒子内赋予材料截然不同的物理或化学性质，使其在界面稳定^[1]、光学响应^[2]、生物传感^[3]、电场操控^[4]、能源转换^[5]、异相催化^[6]等领域展现出巨大的潜力^[7-8]。磁性Janus颗粒则是指兼具Janus非对称结构和磁性属性的智能材料，其磁性属性可通过在粒子结构中引入磁性材料来实现，可被应用在磁响应乳化剂和磁分离等领域^[9-10]。相较于纯无机磁性Janus颗粒，聚合物基磁性Janus颗粒具备结构可调性强、柔性与可形变性好、易于功能化的突出优势，得到学术界和工业界的广泛关注。

本文主要对聚合物基磁性Janus颗粒的制备方法进行总结，结合其可远程操控和定向聚集的结构特点对其在油水分离中的具体应用进行聚焦。

1 聚合物基磁性Janus颗粒的制备

根据制备原理，聚合物基磁性Janus颗粒的合成策略包括掩蔽法、相分离法和自组装法^[11-12]，可围绕磁性Janus颗粒的组分构成、尺寸控制、形貌控制和定域功能化修饰4个关键问题进行精准调控。

1.1 掩蔽法制备聚合物基磁性Janus颗粒

掩蔽法是通过对均质颗粒表面进行不对称功能化制备Janus颗粒的策略，其核心在于部分保护颗粒表面，使暴露区域发生选择性化学反应，从而在单一颗粒上创建化学或功能各异的两面。该方法主要包括Pickering乳液掩蔽法和空间位阻约束法。

1.1.1 Pickering乳液掩蔽法

Pickering乳液掩蔽法是利用固体微纳米颗粒，而非传统的有机分子表面活性剂在油/水界面的自吸附，来固定其取向，进而实现对暴露侧的功能化修饰^[13-16]。

2006年，HONG等^[17]巧妙地以熔化石蜡为油相，将亲水性SiO₂颗粒分散在加热熔化的石蜡中，与水混合并高速搅拌，形成水包油型Pickering乳液。颗粒因其表面能介于两者之间而自发吸附到石蜡/水界面，以降低体系总自由能。随后将乳液冷却至室温，石蜡凝固，进而将吸附在界面的颗粒永久冻结在固定位置，此步骤也是该方法的关键。暴露于水相一侧的颗粒半球可以被选择性修饰，用有机溶剂溶解固态石蜡则可释放出颗粒。此时，被石蜡保护的另一侧得以暴露，可进行第二步不同的化学修饰。基于本方法，KHOEE等^[18]制备以超顺磁性Fe₃O₄为核心的磁性Janus纳米马达，该马达集成了Fe₃O₄纳米粒子、铂纳米粒子以及亲水性聚乙二醇(PEG)和疏水性聚己内酯(PCL)结构，具备自驱动、磁响应和催化运动的功能。该制备技术的核心是通过共沉淀法合成Fe₃O₄纳米粒子，然后依次修饰γ-氨基丙基三乙氧基硅烷和琥珀酸酐得到羧基修饰的Fe₃O₄@COOH粒子。随后将其与石蜡混合，通过Pickering乳液掩蔽技术屏蔽一半表面，形成半包覆结构，并在亲水侧偶联PEG构建亲水区。接着在PEG区域原位还原氯铂酸，形成铂纳米粒子沉积在PEG链之间，获得HOOC-Fe₃O₄-PEG/Pt复合材料。用氯仿熔化去除石蜡后，在暴露的羧基侧接枝光引发剂并通过开环聚合生长PCL链，形成疏水区获得目标结构。图1为Pickering乳液掩蔽法制备聚合物基磁性Janus颗粒^[18]。透射电子显微镜(TEM)分析表明，该纳米马达为尺寸159 nm的半球形结构，呈现出由明显的致密白色核心和半灰色区域构成的两相。

为提高Pickering乳液掩蔽法通过液-液界面修饰制备磁性Janus颗粒的精度，CHEN等^[19]将膜转移技术与乳液界面自组装技术相结合，制备结构明确的聚合物基聚苯乙烯-Fe₃O₄@SiO₂-聚环氧乙烷(PS-Fe₃O₄@SiO₂-PEO)磁性Janus颗粒。图2为PS-Fe₃O₄@SiO₂-PEO磁性Janus颗粒的合成路径、TEM图像、能量色散X射线光谱(EDS)分析和PS-Fe₃O₄@SiO₂磁性Janus颗粒的TEM图像、EDS分析^[19]。该技术的关键是将两亲性嵌段共聚物聚苯乙烯-b-聚丙烯酸(PS-b-PAA)作为乳化剂，使其在熔融石蜡/水界面自组装形成Janus单层膜。其中，疏水的PS嵌段嵌入石蜡相，亲水的PAA嵌段伸向水相。冷却后，石蜡固化，膜被固定。随后，将氨基封端带正电的Fe₃O₄@SiO₂核壳粒子加入体系，通过静电作用吸附到带负电的PAA膜表面，经由酰胺化反应将PAA链共价接枝到颗粒的接触面。这一过程相当于将乳液界面上的Janus膜转移并印制到了颗粒的一侧，同时实现了对该侧的保护。颗粒未被保护的仍带有氨基的一侧暴露在水相中，与醛基封端的聚环氧乙烷(PEO)接枝，键接上亲水的PEO链。最后用四氢呋喃溶解固态石蜡核心，释放出聚合物基PS-Fe₃O₄@SiO₂-PEO磁性Janus颗粒，并通过磁分离纯化(图2a)。当使用磷钨酸(PTA)染色时，PS-Fe₃O₄@SiO₂-PEO颗粒表面约3/4被染色，证明PEO的存在(图2b)；当使用四氧化钌(RuO₄)染色时，该颗粒表面约1/4被染色，证明PS的存在，而无PEO接枝的PS-Fe₃O₄@SiO₂颗粒表面仅1/4被染色，证明其结构的不对称性(图2c)。

使用Pickering乳液掩蔽技术制备磁性Janus颗粒具备区域选择性好、功能集成度高、材料普适性好和化学可调性强的突出优势，但整个过程涉及乳液制备、固化、多次洗涤、选择性化学修饰、蜡溶解、纯化等多个步骤，操作流程较长，对工艺控制要求较高；该方法更适用于亚微米至微米级颗粒，对于纳米级颗粒，其在界面吸附的稳定性以及固化后从蜡中有效释放和分离的难度会有所增加。

1.1.2 空间位阻约束法

空间位阻约束法是指将高分子链的阴/阳离子聚合终止在修饰的纳米颗粒表面，通过控制聚合物链的流体力学直径确保仅接枝单条高分子链，从而实现对颗粒的部分屏蔽及对未屏蔽侧的功能化修饰^[20]。

基于本方法，YAO等^[21]以氯甲基苯基封端的Fe₃O₄@Cl粒子(直径约12 nm)为核心，将PS活性阴离子聚合的活性末端(Li⁺)与Fe₃O₄@Cl表面的Cl^-反应，通过消除LiCl实现PS的共价接枝。随后在磁性Janus颗粒PS-Fe₃O₄@Cl的剩余氯甲基苯基位点上，通过原子转移自由基聚合(ATRP)继续接枝温敏性聚合物聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)，最终得到PS-Fe₃O₄-PNIPAM复合磁性Janus纳米颗粒。图3为空间位阻约束法制备聚合物基磁性Janus颗粒^[21]。此后，JING等^[22]又通过配体交换在Fe₃O₄纳米颗粒表面引入氨基硅烷，得到水分散性良好的Fe₃O₄@NH₂颗粒(直径约11 nm)。通过阳离子聚合合成了聚(4-乙烯基苄基氯)高分子链(PVBC)，将PVBC的活性末端与Fe₃O₄@NH₂表面的氨基反应，实现单链接枝，形成PVBC-Fe₃O₄@NH₂磁性Janus颗粒。以PVBC链上的苄基氯为引发点，又通过ATRP依次接枝pH值响应性聚合物聚[2-二乙氨基乙基甲基丙烯酸酯(PDEAEMA)]形成pH敏感内核和水溶性聚[低聚乙二醇甲基丙烯酸酯(POEGMA)]形成亲水保护外壳，最终得到具有核-壳瓶刷结构的PVBC-g-(PDEAEMA-b-POEGMA)-Fe₃O₄@NH₂磁性Janus颗粒。该空间位阻约束法高分子单链键接策略结构可控且稳定性高、在较高固含量下仍可实施，具备规模化潜力。然而，该方法为确保单链接枝，聚合物链尺寸需大于纳米颗粒直径，对聚合物分子量有特定要求；合成过程需要严格的无水无氧条件，操作较为复杂。

1.2 相分离法制备聚合物基磁性Janus颗粒

相分离法是指借助受限体积内两种不相容组分的相分离行为来构建不对称结构，其核心在于两种或多种高分子、高分子-无机物等组分在溶液中因热力学不相容而发生相分离，形成微观相区，Janus结构常作为能量较低的稳定构型出现。该方法主要包括乳液液滴溶剂蒸发法、种子乳液聚合法和微流控法。

1.2.1 乳液液滴溶剂蒸发法

乳液液滴溶剂蒸发法是一种通过乳液体系与溶剂挥发诱导相分离来制备微纳米磁性Janus颗粒的合成策略，其形态取决于溶剂的蒸发温度、蒸发速率以及乳液液滴的组成(溶剂、聚合物、纳米颗粒浓度)等^[23-24]。

HU等^[25]以疏水性磁性纳米颗粒(MNP)与荧光标记的两亲性嵌段共聚物为有机相，生物相容性乳化剂聚乙烯醇(PVA)为水相。通过超声乳化形成微乳液，随后缓慢蒸发有机溶剂氯仿，驱动磁性颗粒与聚合物发生相分离。磁性颗粒与聚合物会自组装成尺寸均匀的磁性Janus颗粒，磁性颗粒与荧光聚合物分离于颗粒两侧。该颗粒分散良好且均匀，平均直径约为180 nm。图4为乳液液滴溶剂蒸发法制备聚合物基磁性Janus颗粒及其TEM照片^[25]。ISOJIMA等^[26]将磁性纳米颗粒Fe₃O₄与PS共同溶解在氯仿与正己烷的混合溶剂中，通过乳化形成水包油乳液滴，再通过控制溶剂蒸发诱导相分离。由于纳米颗粒的烷基链涂层与聚合物不相容，在溶剂蒸发过程中，纳米颗粒被不断浓缩的聚合物相排斥，并在聚合物微球表面定向组装形成单侧部分包覆的PS基磁性Janus颗粒。在160 mT的弱磁场条件下，该磁性Janus颗粒可以沿赤道方向对齐，呈锯齿链状排列。

乳液液滴溶剂蒸发法原料选择广泛，组成灵活，产物尺寸均匀，工艺相对简单且可规模化。然而，该微乳液体系产物通常存在一定多分散性，相分离形貌受溶剂蒸发动力学与界面张力影响，因此需严格控制制备条件确保稳定合成Janus颗粒。

1.2.2 种子乳液聚合法

种子乳液聚合法是高分子化学领域制备复合颗粒的成熟技术，首先合成一种单分散的种子胶体，然后在其存在下进行第二种单体的聚合。由于热力学不相容，新生成的聚合物不会均匀包覆种子，而是倾向于相分离形成独立的附着域，从而得到不同形貌的磁性Janus颗粒^[27-29]。

基于本方法，RAHMAN等^[30]使用水包油磁流体乳滴作为种子，随后加入苯乙烯单体，使其溶胀，进入磁流体乳滴中，然后在溶胀后的磁流体乳滴中引发苯乙烯聚合，得到两相分离的亚微米级磁性Janus复合微球。其中，PS与磁流体之间的热力学不相容性是形成Janus结构的主要驱动力。实验结果表明，聚合完成后颗粒的流体力学直径约为290~300 nm，略大于初始乳滴直径(260 nm)，表明PS相的形成。SACANNA等^[31]将磁性立方体分散于可聚合的硅油中，然后将该疏水相分散到水相中形成水包油乳液，在乳液液滴中进一步进行聚合反应，使硅油交联固化形成有机硅聚合物球体，尺寸为微米级。该磁性立方体被永久固定于球体内部紧贴表面下方的位置，构成磁性补丁。

种子乳液聚合法工艺相对成熟，易于放大，对颗粒尺寸的控制力较强。但使用油溶性引发剂时易引发水相二次成核，产生非磁性副产物，需要额外分离。此外，该方法所制备磁性Janus颗粒形貌受界面张力、极性、分子量等因素影响，因而对此进行精确调控具有一定挑战。

1.2.3 微流控法

微流控法是指在微流控芯片内，两种分别载有磁性材料和非磁性功能材料的互不相溶的流体并排流动，在第三种不混溶流体中产生由两个不混溶相组成的连续微滴。液滴固化后，得到边界清晰、比例可调的磁性Janus微球^[32-35]。

YIN等^[36]基于微流控技术制备具有磁性-荧光双功能的Janus复合结构球体。该制备技术的核心在于在双针头微流控装置内，两种不同的油相，分别为含量子点的甲基丙烯酸甲酯与甲基丙烯酸-2-羟乙酯的共聚物溶液和含质量分数为0.2%的Fe₃O₄的离子聚合物溶液，被水相剪切并合并，形成具有清晰界面的Janus液滴，溶剂挥发固化后得到结构规整、单分散性好的复合微球。其中，油相流动速度为0.6 mL/h，水相流动速度为18 mL/h。该磁性Janus颗粒的平均直径为232 μm，可以将量子点与超顺磁性Fe₃O₄纳米颗粒集成于单一复合球体的两个半球，兼具稳定的荧光性能与超顺磁响应性，可在磁场作用下快速定向移动与旋转。将微流控乳化技术和溶剂蒸发相分离技术结合，AL NUUMANI等^[37]制备具有组成、形貌与磁性三重不对称性的Janus颗粒。该制备技术的核心是使用毛细管微流控装置首先生成单分散的水包油乳液滴，其中分散相包含PS、聚乙酸乙烯酯和油酸包覆的Fe₃O₄磁性纳米颗粒，将其溶解于二氯甲烷中，同时加入正庚烷作为不良溶剂。分散相流速为3 mL/h，连续相流速为25 mL/h。随后结合相分离技术，通过二氯甲烷蒸发引发PS与聚乙酸乙烯酯的相分离形成Janus结构以及二氯甲烷与正庚烷在PS相内相分离，形成多孔结构，最终得到目标粒子。该微流控体系初始液滴直径约135 μm，溶剂蒸发后最终所得Janus颗粒直径约63 μm。

该微流控技术特别适用于制备尺寸均一、结构复杂的微米级磁性Janus颗粒，但对微流控装置搭建与操作要求较高，需要精确调控两相流速与浓度，以防止混合。

1.3 自组装法制备聚合物基磁性Janus颗粒

对于软物质和纳米尺度体系，自下而上的自组装策略展现出独特的魅力。嵌段共聚物自组装与选择性交联法是制备高度单分散的聚合物基磁性Janus纳米粒子的精密手段。若在自组装前将磁性纳米粒子选择性地复合到某一嵌段中，便可获得结构精确的磁性Janus纳米颗粒^[38-40]。

LIU等^[41]基于自组装策略制备兼具磁性(Fe₃O₄纳米颗粒)与等离子体(金纳米颗粒)功能的非对称杂化囊泡。其制备核心是通过溶剂交换法，将疏水性磁性纳米粒子、游离的两亲性嵌段共聚物(PS-b-PAA)和表面接枝嵌段共聚物(PS-b-PEO)的金纳米颗粒进行协同自组装。通过调控金纳米颗粒的尺寸和Fe₃O₄纳米颗粒在混合物中的质量分数控制组装体形态，实现从球形Janus囊泡向半球形碗状Janus囊泡的转变。该囊泡的平均直径为(570.8±93.2) nm，Fe₃O₄纳米颗粒与金纳米颗粒分别密集、有序地富集在囊泡膜的两个不同半球区域，形成清晰的Janus界面。图5为自组装法制备聚合物基磁性Janus囊泡^[41]。

自组装法能够调节纳米粒子的尺寸与质量分数，实现对Janus颗粒形貌的精确调控，结构上允许磁性、光学、载药等多种功能组分的高度集成与有序排布。然而，自组装过程受粒子尺寸、浓度、聚合物性质等多种因素的影响，形貌控制较为敏感，功能化依赖表面修饰的嵌段共聚物。

2 聚合物基磁性Janus颗粒在油水分离中的应用

微米级油滴在水中的分离是环保和石油工业中的难题。而磁性Janus颗粒巧妙地将非对称润湿性、界面活性与磁响应性集成于一体。其亲水/亲油的Janus结构可高效锚定于油水界面^[42-44]，降低界面能并促进微小油滴的聚结；嵌入的磁性组分则赋予颗粒磁操纵能力，可实现快速定向分离与循环回收，成为油水分离领域的重要新兴材料^[45-47]。

基于此思路，ALI等^[48]采用无皂乳液聚合法合成甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸-二乙烯基苯共聚物的亚微米粒子，并通过溶剂热法在其表面生成Fe₃O₄磁性层，形成具有不对称结构的磁性Janus颗粒。在该类乳液中，微粒能够快速迁移至油水界面，破坏乳化膜，通过外部磁场加速水滴聚并与分离。在最佳条件(600×10^-6、60 ℃、2 h)下，破乳效率可达95%以上，高于多种商业化学破乳剂，污泥生成量少，油损低。该磁性Janus颗粒可通过磁分离与溶剂清洗回收，重复使用5次后破乳效率仍保持稳定，回收后微粒形貌与界面活性基本保持不变。

在磁性Janus颗粒的形貌调控方面，SONG等^[49]设计并制备一种具有凸面亲水、凹面亲油的爪形磁性Janus颗粒。图6为聚合物基Janus颗粒、磁性Janus颗粒的SEM图像及磁性Janus颗粒在油水分离中的应用^[49]。该制备技术的核心是使用亲水性丙烯酸和亲油性苯乙烯/二乙烯基苯在油水界面聚合，然后通过静电作用将带正电的Fe₃O₄纳米颗粒组装到Janus颗粒的凸面，赋予其磁响应性。该爪形磁性Janus颗粒的亲油凹面可以捕获微小油滴，促使其聚结成大油滴，且磁性Janus颗粒可在大油滴表面紧密排列，形成类似表面活性剂的稳定界面层。该颗粒具有快速高效的分离效率，在120 s内可实现大于99%的分离效果，经过5次循环使用后，分离效率几乎不变。该颗粒广泛适用于甲苯、己烷、石油醚、柴油、汽油等多种油类，还可通过外部磁场快速收集分离后的油相，在工业废水处理、海洋溢油回收、水净化等领域具有潜在的应用价值。

基于低成本、可生物降解的纤维素材料，HE等^[50]制备具有非对称表面润湿性的磁性Janus颗粒。该制备技术的核心是首先将亲水性的羧甲基纤维素(CMC)和亲油性的乙基纤维素(EC)均匀修饰在磁性Fe₃O₄纳米颗粒表面制得Fe₃O₄-CMC-EC纳米粒子，然后再以石蜡为模板进行空间受限的二次修饰，仅在粒子部分区域选择性吸附CMC，从而形成一侧亲水、一侧亲油的Janus结构。实验结果表明，将该磁性Janus颗粒应用于4种模拟含油废水中，在外部磁场作用下，均能够实现高效分离，油去除/回收效率大于91.5%。通过简单甲苯和丙酮清洗进行再生后的粒子在至少5次的循环使用中，仍能保持高分离效率和原有的高界面活性。此外，该团队还验证该磁性Janus颗粒在难处理的稀释沥青水包油乳液中能够有效破坏沥青质界面膜，促进水滴聚结，从而在外磁场下实现高效脱水，脱水效率达95%^[51]。

3 结论

聚合物基磁性Janus颗粒是一类兼具不对称化学结构与磁响应性的智能微纳米材料，其核心特征在于单个颗粒的两侧具有截然不同的性质，同时嵌入磁性组分，使其既能稳定存在于界面，又能被外磁场精确操控与回收。本文系统综述其主流制备策略，包括部分保护颗粒表面进行不对称修饰的掩蔽法，利用不相容组分在受限空间内自发分离的相分离法以及通过嵌段共聚物等分子的自发组织构建精密结构的自组装法，对各方法的优缺点进行归纳总结。在油水分离应用中，该类材料展现出卓越性能，能够高效处理多种稳定乳液，破乳与分离效率常高于95%，可磁回收并多次循环使用，在含油废水处理、溢油回收等领域潜力巨大。基于现存制备方法的局限性，该领域研究可向以下方向继续深化：(1)开发更环保、低成本的合成路线，推动实验室制备向工业化生产转化；(2)利用先进技术设计功能更集成的磁性Janus结构；(3)探索材料在高盐、强酸强碱、高黏度或极端温度等复杂工况的实际应用。

参考文献

[1] HONCIUC M, HONCIUC A. Scaling amphiphilicity with Janus nanoparticles: A new frontier in nanomaterials and interface science[J]. Nanomaterials, 2025, 15(14): 1079.

[2] KOYA A N, SAPUNOVA A, SANAMREDDY N R, et al. Plasmonic Janus particles: A perspective on optical manipulation and biomedical applications[J]. Journal of Applied Physics, 2025, 137(21): 210901.

[3] HAN T T, MA C, WANG L Y, et al. A novel electrochemiluminescence Janus emitter for dual-mode biosensing[J]. Advanced Functional Materials, 2022, 32(24): 2200863.

[4] TAO Y, LIU W Y, LI X, et al. Alternating-current induced-charge electrokinetic self-propulsion of metallodielectric Janus particles in confined microchannels within a wide frequency range[J]. Journal of Applied Physics, 2025, 138(18): 184702.

[5] MARIC T, NASIR M Z M, WEBSTER R D, et al. Tailoring metal/TiO₂ interface to influence motion of light-activated Janus micromotors[J]. Advanced Functional Materials, 2020, 30(9): 1908614.

[6] VAFAEEZADEH M, THIEL W R. Task-specific Janus materials in heterogeneous catalysis[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2022, 61(39): e202206403.

[7] ZHANG X, FU Q R, DUAN H W, et al. Janus nanoparticles: From fabrication to (bio)applications[J]. ACS Nano, 2021, 15(4): 6147-6191.

[8] WALTHER A, MÜLLER A H E. Janus particles: Synthesis, self-assembly, physical properties, and applications[J]. Chemical Reviews, 2013, 113(7): 5194-5261.

[9] TAN X M, SONG Y H, WAN C C, et al. Magnetic Janus particles: Synthesis and multifunctional applications[J]. Macromolecular Rapid Communications, 2025, 46(5): 2400866.

[10] MADADI M, KHOEE S. Magnetite-based Janus nanoparticles, their synthesis and biomedical applications[J]. WIREs Nanomedicine and Nanobiotechnology, 2023, 15(6): e1908.

[11] SAFAIE N, FERRIER R C Jr. Janus nanoparticle synthesis: Overview, recent developments, and applications[J]. Journal of Applied Physics, 2020, 127(17): 170902.

[12] FAN X S, YANG J, LOH X J, et al. Polymeric Janus nanoparticles: Recent advances in synthetic strategies, materials properties, and applications[J]. Macromolecular Rapid Communications, 2019, 40(5): 1800203.

[13] HABIBI S, BAUTISTA M A, BRYANT S L, et al. A novel synthesis method of magnetic Janus particles for wastewater applications[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2024, 669: 952-964.

[14] KHOEE S, JALAEIAN BASHIRZADEH M. Preparation of Janus-type superparamagnetic iron oxide nanoparticles modified with functionalized PCL/PHEMA via photopolymerization for dual drug delivery[J]. Journal of Applied Polymer Science, 2021, 138: 49627.

[15] KHOEE S, KEIVANSHOKOUH A. Anisotropic modification of SPIONs surface with thiol and alkyne groups for fabrication of poly (2-hydroxyethyl methacrylate)/polydopamine amphiphilic Janus nanoparticles via double-click reaction[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2020, 597: 124777.

[16] LI W L, CAI X J, MA S H, et al. Synthesis of amphipathic superparamagnetic Fe₃O₄ Janus nanoparticles via a moderate strategy and their controllable self-assembly[J]. RSC Advances, 2016, 6(46): 40450-40458.

[17] HONG L, JIANG S, GRANICK S. Simple method to produce Janus colloidal particles in large quantity[J]. Langmuir, 2006, 22(23): 9495-9499.

[18] KHOEE S, MOAYERI S, CHARSOOGHI M A. Self-/magnetic-propelled catalytic nanomotors based on a Janus SPION@PEG-Pt/PCL hybrid nanoarchitecture: Single-particle versus collective motions[J]. Langmuir, 2021, 37(36): 10668-10682.

[19] CHEN X, XU J J, SUN D Y, et al. Emulsion interfacial synthesis of polymer/inorganic Janus particles[J]. Langmuir, 2019, 35(18): 6032-6038.

[20] 孙大吟, 叶一兰, 梁福鑫, 等. Janus颗粒乳化剂若干研究进展[J]. 化工学报, 2021, 72(12): 6203-6215.

[21] YAO X H, JING J Y, LIANG F X, et al. Polymer-Fe₃O₄ composite Janus nanoparticles[J]. Macromolecules, 2016, 49(24): 9618-9625.

[22] JING J Y, JIANG B Y, LIANG F X, et al. Bottlebrush-colloid Janus nanoparticles[J]. ACS Macro Letters, 2019, 8(6): 737-742.

[23] HE Q L, VIJAYAMOHANAN H, LI J, et al. Multifunctional photonic Janus particles[J]. Journal of the American Chemical Society, 2022, 144(12): 5661-5667.

[24] PAN D, MOU F Z, LI X F, et al. Multifunctional magnetic oleic acid-coated MnFe₂O₄/polystyrene Janus particles for water treatment[J]. Journal of Materials Chemistry A, 2016, 4(30): 11768-11774.

[25] HU S H, GAO X H. Nanocomposites with spatially separated functionalities for combined imaging and magnetolytic therapy[J]. Journal of the American Chemical Society, 2010, 132(21): 7234-7237.

[26] ISOJIMA T, SUH S K, VANDER SANDE J B, et al. Controlled assembly of nanoparticle structures: Spherical and toroidal superlattices and nanoparticle-coated polymeric beads[J]. Langmuir, 2009, 25(14): 8292-8298.

[27] WU Y Y, LONG Y C, ZHANG G L, et al. Synthesis of Janus particles by seeded emulsion polymerization[J]. Molecules, 2025, 30(18): 3691.

[28] XU Q R, NIE Y R, WU D Y, et al. Anisotropic magnetic polymeric particles with a controllable structure via seeded emulsion polymerization[J]. Langmuir, 2024, 40(7): 3677-3690.

[29] GUI H G, LI Y Y, DU D M, et al. Preparation of asymmetric particles by controlling the phase separation of seeded emulsion polymerization with ethanol/water mixture[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2022, 618: 496-506.

[30] RAHMAN M M, MONTAGNE F, FESSI H, et al. Anisotropic magnetic microparticles from ferrofluid emulsion[J]. Soft Matter, 2011, 7(4): 1483-1490.

[31] SACANNA S, ROSSI L, PINE D J. Magnetic click colloidal assembly[J]. Journal of the American Chemical Society, 2012, 134(14): 6112-6115.

[32] GANGULY S, KHURANA T, RAJ K. Synthesis of Janus colloids: A comprehensive review with emphasis on microfluidic approaches and drug delivery applications[J]. JCIS Open, 2026, 21: 100167.

[33] WU W Z, TANG Z, XU J K, et al. One-step microfluidic synthesis of Janus particles with controllable magnetic nanoparticle proportion and their magnetoresponsive motion[J]. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 2025, 726: 138075.

[34] HAO L W, LIU J D, LI Q, et al. Microfluidic-directed magnetic controlling supraballs with multi-responsive anisotropic photonic crystal structures[J]. Journal of Materials Science & Technology, 2021, 81: 203-211.

[35] XIE A Q, GUO J Z, ZHU L L, et al. Carbon dots promoted photonic crystal for optical information storage and sensing[J]. Chemical Engineering Journal, 2021, 415: 128950.

[36] YIN S N, WANG C F, YU Z Y, et al. Versatile bifunctional magnetic-fluorescent responsive Janus supraballs towards the flexible bead display[J]. Advanced Materials, 2011, 23(26): 2915-2919.

[37] NUUMANI R AL, SMOUKOV S K, BOLOGNESI G, et al. Highly porous magnetic Janus microparticles with asymmetric surface topology[J]. Langmuir, 2020, 36(42): 12702-12711.

[38] NIEHUES M, ENGEL S, RAVOO B J. Photo-responsive self-assembly of plasmonic magnetic Janus nanoparticles[J]. Langmuir, 2021, 37(37): 11123-11130.

[39] REGUERA J, FLORA T, WINCKELMANS N, et al. Self-assembly of Janus Au: Fe₃O₄ branched nanoparticles. From organized clusters to stimuli-responsive nanogel suprastructures[J]. Nanoscale Advances, 2020, 2(6): 2525-2530.

[40] SONG J B, WU B H, ZHOU Z J, et al. Double-layered plasmonic-magnetic vesicles by self-assembly of Janus amphiphilic gold-iron(Ⅱ,Ⅲ) oxide nanoparticles[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2017, 56(28): 8110-8114.

[41] LIU Y J, YANG X Y, HUANG Z Q, et al. Magneto-plasmonic Janus vesicles for magnetic field-enhanced photoacoustic and magnetic resonance imaging of tumors[J]. Angewandte Chemie International Edition, 2016, 55(49): 15297-15300.

[42] HOU J K, WANG C C, WANG D P, et al. Double-cross-linking of polystyrene for the fabrication of snowman-shaped Janus nanoparticles for emulsion stabilization[J]. ACS Applied Nano Materials, 2025, 8(5): 2522-2535.

[43] PANG Y, LI L, LOU Y, et al. Equilibrium and self-assembly of Janus particles at liquid-liquid interfaces for the film formation[J]. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, 2024, 244: 114178.

[44] LIU H P, LONG Y C, LIANG F X. Interfacial activity of Janus particle: Unity of molecular surfactant and homogeneous particle[J]. Chemistry : An Asian Journal, 2024, 19(5): e202301078.

[45] XU Y B, CHENG L, WANG Y F, et al. Facile synthesis of novel magnetic Janus graphene oxide for efficient and recyclable demulsification of crude oil-in-water emulsion[J]. Molecules, 2024, 29(14): 3307.

[46] SHIN S, CHO S, SONG R, et al. Oil pollution remediation with mass-producible and recyclable amphiphilic magnetic Janus particles[J]. Chemical Engineering Journal, 2023, 471: 144734.

[47] YANG F, HE X, TAN W, et al. Adhesion-shielding based synthesis of interfacially active magnetic Janus nanoparticles[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2022, 607: 1741-1753.

[48] ALI N, ZHANG B L, ZHANG H P, et al. Novel Janus magnetic micro particle synthesis and its applications as a demulsifier for breaking heavy crude oil and water emulsion[J]. Fuel, 2015, 141: 258-267.

[49] SONG Y Y, ZHOU J J, FAN J B, et al. Hydrophilic/oleophilic magnetic Janus particles for the rapid and efficient oil-water separation[J]. Advanced Functional Materials, 2018, 28(32): 1802493.

[50] HE X, LIU Q X, XU Z H. Treatment of oily wastewaters using magnetic Janus nanoparticles of asymmetric surface wettability[J]. Journal of Colloid and Interface Science, 2020, 568: 207-220.

[51] HE X, LIANG C, LIU Q X, et al. Magnetically responsive Janus nanoparticles synthesized using cellulosic materials for enhanced phase separation in oily wastewaters and water-in-crude oil emulsions[J]. Chemical Engineering Journal, 2019, 378: 122045.

基金资助

中国石油化工股份有限公司重点课题(421125)