[發明專利]利用聚電解質調控1-芘甲醛制備一維納米材料的方法

無效

• 申請號: 201010122936.3
• 申請日: 2010-03-12
• 公開（公告）號: CN101792118A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 高長有;王志鵬
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B82B3/00
• 分類號: B82B3/00;C09K11/06
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 韓介梅

技術領域

本發明涉及一種制備一維納米材料的方法，尤其是利用聚電解質制備一維 納米材料的方法。

背景技術

一維納米材料通常是指寬度在100納米以下，長度在幾百納米到幾十微米 甚至更長的一維線形材料。具體的結構包括納米管、納米棒、納米線、納米帶 以及納米纖維等。根據形成一維納米結構的材料來源不同，可以將一維納米材 料分為無機金屬一維納米材料，無機非金屬一維納米材料，以及有機和聚合物 一維納米材料。無機金屬一維納米材料和無機非金屬一維納米材料具有優良的 光電性能，在光電傳導、信息技術、太陽能電池等方面具有廣泛的應用前景。 有機和聚合物一維納米材料除了具有無機一維納米材料的光電性能外，還具有 輕便、柔韌性能好、材料來源更加廣泛等優點；通過有機分子設計易于實現一 維納米材料的性能優化及功能化，并應用到更高級的納米器件組裝領域。一些 由多肽、蛋白質和DNA分子構成的一維納米材料在基因轉染、藥物控制釋放、 生物醫用材料等領域也有廣泛的應用前景。目前，無機一維納米材料的制備技 術和應用都比較成熟，但是有機和聚合物一維納米材料的制備和應用的報道則 較少。

有機和聚合物一維納米材料的制備方法主要包括分子自組裝、物理氣象沉 積和模板法等。其中最主要的方法是分子自組裝。例如，具有大的芳香共軛結 構的有機分子通過π-π堆積相互作用、疏水相互作用形成一維納米結構；多肽、 蛋白質、DNA等生物大分子則主要通過氫鍵相互作用形成一維納米結構。分子 自組裝方法通過環境條件如溫度、離子種類和離子強度、pH值、溶液性質、光、 電、聲等，精確控制形成的一維納米材料的尺寸、形貌等參數，從而調控其性 能。因此，這種方法具有廣泛的適用性和調控性。但是，這種方法需要花費大 量時間和精力設計和合成自組裝分子，因此存在制備過程長、效率低、產量小 等不足，限制了其推廣和應用，尤其是難以實現大規?？焖僦苽洹?

發明內容

本發明的目的是提供一種簡便、快速的利用聚電解質調控1-芘甲醛制備一 維納米材料的方法。

本發明的利用聚電解質調控1-芘甲醛制備一維納米材料的方法，包括以下 步驟：

1)將帶有伯胺基的聚電解質溶于甲醇或乙醇中，配制成5～40mg/mL的聚 電解質溶液；

2)將步驟1)的帶有伯胺基的聚電解質溶液與濃度為1～20mg/mL的1-芘 甲醛的甲醇或乙醇溶液按體積比1∶1混合，攪拌反應20～60分鐘后，傾倒入 400mL丙酮或四氫呋喃溶劑中，收集得到的沉淀，將沉淀產物真空干燥，得到 1-芘甲醛修飾的聚電解質；

3)將步驟2)得到的1-芘甲醛修飾的聚電解質溶于甲醇或乙醇中，配制成 2～20mg/mL的1-芘甲醛修飾的聚電解質溶液；

4)將1-芘甲醛修飾的聚電解質溶液與0.5～3mol/L的鹽酸溶液按體積比為 1∶9混合，震蕩4～6天，得到一維納米管；或者將1-芘甲醛修飾的聚電解質溶 液與0.005～0.1mol/L的鹽酸溶液按體積比為1∶9混合，震蕩0.5～2小時，得 到一維納米棒。

本發明中，所說的帶有伯胺基的聚電解質是聚烯丙基胺(PAH)或聚賴氨酸 (PLL)。

本發明的原理是：利用聚電解質PAH或PLL中的胺基與1-芘甲醛(Py-CHO) 中的醛基通過西弗堿反應制備1-芘甲醛修飾的PAH(PAH-Py)或1-芘甲醛修飾 的PLL(PLL-Py)，所得到的1-芘甲醛修飾的聚電解質中1-芘甲醛相對于聚電解 質單元鏈節的取代度為2％～12％。由于PAH-Py和PLL-Py中的西弗堿在酸性條 件下不穩定而分解，但是分解的速度在不同濃度的鹽酸溶液中有很大的差別。 當鹽酸濃度大時分解速度慢，當鹽酸濃度小時分解速度快。通過改變鹽酸濃度， 利用聚電解質對Py-CHO的模板調控作用，Py-CHO可以通過π-π堆積相互作用 形成的一維納米管或一維納米棒。當鹽酸濃度在0.5～3mol/L時，可以得到一維 納米管，當鹽酸濃度在0.005～0.1mol/L時，可以得到一維納米棒。