[發明專利]通過溫敏性大分子單體兩步法制備納米金的方法

無效

• 申請號: 200810018890.3
• 申請日: 2008-01-24
• 公開（公告）號: CN101219479A
• 公開（公告）日: 2008-07-16
• 發明（設計）人: 陳明清;周巧燕;倪忠斌;龔雁;劉曉亞;熊萬斌
• 申請（專利權）人: 江南大學
• 主分類號: B22F9/24
• 分類號: B22F9/24
• 代理公司: 無錫市大為專利商標事務所
• 代理人: 時旭丹;劉品超

技術領域

一種通過溫敏性大分子單體聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)兩步法制備特殊形態聚合物微球/納米金復合材料，屬于納米復合材料技術領域。

背景技術

納米金可廣泛應用于傳感器、細胞活性檢測、汽車尾氣處理、燃料電池、化學催化劑等領域，但納米金因龐大的比表面積而具有高活性，易被氧化和發生團聚。通常制備納米金的方法有傳統浸漬法、共沉淀法、沉積-沉淀法、化學蒸氣沉積法、有機金配合物固載法等，但都不能解決納米金穩定，粒徑可控，分布有序等問題。常規法制備納米金在還原時容易造成金顆粒的大量聚集，使平均粒徑在20nm以上，得不到高活性的納米金。選擇聚合物基體可提供了納米級的空間限制，阻礙反應物的運動。目前許多聚合物/納米金復合材料的制備方法中，只是利用了聚合物基本的加工成型性能。將聚合物微球和納米金結合起來，不僅能防止納米金的氧化和團聚，而且能結合微球與納米金兩者的功能性，使這種復合材料具有更優異的性能。

發明內容

本發明目的是提供一種新型的通過溫敏性大分子單體兩步法制備以特殊形態聚合物微球為基體的納米金復合材料的方法。本發明采用特殊形態聚合物微球為基體，通過溫敏性大分子單體兩步法可成功制得粒徑均一、分散穩定且負載率高的聚合物微球/納米金復合材料，納米金粒徑可控制在2～20nm。

本發明的技術方案：通過溫敏性大分子單體兩步法制備納米金復合材料的方法：

(1)三元分散共聚法合成聚合物微球：

采用苯乙烯封端的溫敏性大分子單體聚N-異丙基丙烯酰胺PNIPAAm為反應性分散穩定劑，丙烯腈和苯乙烯為第一單體和第二單體，通過三元分散共聚法合成特殊形態的PNIPAAm接枝丙烯腈/苯乙烯微球；

丙烯腈與苯乙烯摩爾之比為2.2∶1～5.5∶1，選用溫敏性大分子單體聚N-異丙基丙烯酰胺PNIPAAm為反應性分散穩定劑，PNIPAAm用量為總單體摩爾量的0.5％～1.5％，以偶氮二異丁腈AIBN為引發劑，AIBN用量為總單體摩爾量1.0％～2.0％，選用醇或醇/水二元溶劑，醇與水的體積比為1∶0～0.5；

(2)配位、還原反應：

以所得微球為基體，HAuCl₄為金源，醇類為還原劑，在醇或醇/水二元溶劑中，醇/水的體積比為1∶0～0.5，Au³⁺與PNIPAAm接枝丙烯腈/苯乙烯微球表面的親水性聚酰胺長鏈上的酰胺基團配位反應，Au³⁺原位還原得納米金，反應物配比為：聚合物微球濃度為10～500mg/L，HAuCl₄濃度為0.05～1mmol/L，反應溫度為50～90℃，反應時間為8～24小時，取出產物6000r/min離心水洗三次，得到分散穩定的特殊形態聚合物微球/納米金復合材料，納米金粒徑為2～20nm。

醇類還原劑選用甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇。

通過控制微球與四氯金酸的配比、反應溫度及溶劑組成來控制納米金粒徑。

從透射電鏡看來，納米金粒子在微球表面分布均一，負載率較高，其粒徑2～20nm(圖2、圖3)。可通過調節微球與HAuCl₄的配比、反應溫度、溶劑組成來控制所制備的納米金粒徑。

本發明的有益效果：本發明采用溫敏性大分子單體兩步法制備特殊形態聚合物微球/納米金復合材料，聚合物微球作為基體能有效防止納米金的聚集，合成的納米金粒徑2～20nm，且納米金粒徑可控、分布均一，提高了此復合材料的應用性。與傳統的高分子微球相比，特殊形態聚合物微球具有更高的比表面積，提高了納米金的負載率。配位、還原反應的反應條件溫和且易操作，所得納米金復合材料經離心提純，無需復雜后處理，用水再分散即可。

附圖說明

圖1.特殊形態聚合物微球載體的掃描電子顯微鏡圖(SEM)，標尺為1μm，特殊形態微球的粒徑為580～600nm。

圖2.特殊形態負載納米金以后的透射電子顯微鏡圖(TEM)，標尺為500nm，納米金粒子粒徑為2～10nm，微球12mg，量取乙二醇40mL，稱取HAuCl₄?0.02mmol，50℃油浴中，反應8小時。

圖3.特殊形態負載納米金以后的透射電子顯微鏡圖(TEM)，標尺為500nm，納米金粒子粒徑為10～20nm，微球12mg，量取乙醇40mL，HAuCl₄?0.02mmol，70℃，反應8小時。

具體實施方式

實施例1