[發明專利]聚合物包覆的二元雙功能納米簇核殼微球的制備方法

無效

• 申請號: 201110188472.0
• 申請日: 2011-07-06
• 公開（公告）號: CN102294213A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 張皓;張雪;韓吉姝;梁森;楊柏
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: B01J13/16
• 分類號: B01J13/16;B82Y40/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 張景林;劉喜生

技術領域

本發明屬于功能納米微粒組裝技術領域，具體涉及一種以納米微粒為結構基元、微乳液液滴為模板制備二元納米簇，并通過表面引發聚合制備以二元納米簇為核，聚合物為殼的復合納米簇的新方法。

背景技術

經過二十余年的發展，納米科學已經成為涉及物理、化學、材料、生命科學等諸多領域的交叉學科。作為納米材料的代表，無機納米微粒具有獨特的量子尺寸效應，它們的性質強烈依賴尺寸，在光、電、磁、催化，生命科學等領域都展現出誘人的應用前景。深入研究表明，使用單一功能的納米微粒已無法滿足相關研究對新材料的需求，需要將已有納米微粒作為結構基元進行組合裝配，實現對原功能的集成和整合。三維組裝被證明能在微乳液液滴中進行，得到由幾百個微粒組成的懸浮在水中的納米簇。納米簇是微粒組裝體，保持了微粒原有的納米尺寸效應和性能，他們的尺寸可以在幾十納米到幾個微米范圍內調節，區別于體相材料和納米微粒，潛在應用于生物、光電、催化等領域。雖然納米簇有很多優勢，但目前制備出的納米簇僅限于單一功能，遠沒有實現多功能集成。另外納米簇結構穩定性問題還沒有解決，制備好的納米簇僅能保持兩周左右，離實際應用還有相當大的距離。

將功能納米微粒與高分子材料結合是優化微粒功能和對高分子改性的重要手段，已成為目前納米科學和高分子科學的重要研究方向。以往工作表明，納米微粒與高分子復合后具有很多優點：用高分子材料保護微粒可以顯著提高其穩定性；高分子作為介質可以將不同功能的微粒集成在一起，并合理引入高分子自身的功能；高分子材料具有特殊的長鏈結構，可熔融、溶脹、拉伸，利用這一特點能對微粒的功能進行調節，甚至獲得新功能等。本發明就是要充分發展納米簇的優勢，實現在構筑多功能復合納米簇方面的突破，推動納米復合材料在生物、催化、傳感、光電等領域的應用。

發明內容

本發明的目的就是建立一種制備穩定的聚合物包覆的二元納米簇核殼結構微球的方法。采用此方法制備的復合納米簇結構穩定，可放置半年以上不發生改變。

本發明包括以下步驟：1，制備油溶性納米微粒；2，制備二元納米簇；3，通過表面引發聚合方法在二元納米簇核表面包覆聚合物殼層。

具體來說，本發明的步驟如下

1)制備油溶性納米微粒

通過兩相法合成油溶性Au納米微粒溶液、Ag納米微粒溶液、Pt納米微粒溶液或Pd納米微粒溶液，如圖1(a)、1(c)、1(d)所示；或通過高溫熱解法合成油溶性Fe₃O₄納米微粒溶液或NaYF₄納米微粒溶液，如圖1(b)、(f)、(g)、(h)所示；或通過相轉移法合成油溶性CdTe納米微粒溶液、ZnSe納米微粒溶液或CdSe納米微粒溶液，如圖1(e)所示；然后將油溶性納米微粒溶液中的有機溶劑揮發除去，再加入甲苯或氯仿進行溶解，從而得到濃度為5～10mg/mL的甲苯相或氯仿相的油溶性納米微粒；

2)制備表面活性劑包覆的二元納米簇

將步驟1制備的兩種甲苯相或氯仿相的油溶性納米微粒0.1～2.5ml混合均勻，將得到的二元納米微粒溶液與濃度為0.007～0.028g/ml的表面活性劑的水溶液以體積比1∶1～1∶10的比例混合，攪拌或超聲處理使其形成微乳液；然后在55～70℃溫度下攪拌揮發有機溶劑，待有機溶劑揮發完全，將溶液攪拌冷卻至室溫，通過離心的方法將形成的二元納米簇分離出來，再將產物用1～5ml去離子水溶解離心純化，用0.5～1ml去離子水分散溶解，得到由表面活性劑穩定的二元納米簇溶液；

二元納米簇的尺寸通過調節表面活性劑的用量以及納米微粒的濃度進行調控，表面活性劑的用量越多，二元納米簇的尺寸越小；納米微粒的濃度越大，二元納米簇的尺寸越大，二元納米簇的直徑可在50～1000nm的范圍內任意調節。

將上述由表面活性劑穩定的二元納米簇溶液在攪拌的條件下加入到5ml含有0.5g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)的乙二醇溶液中，攪拌10～20min后加入0.5ml質量分數為1％的明膠的水溶液，在70～80℃攪拌反應1～3h；待反應結束后，將溶液攪拌冷卻至室溫，通過離心的方法將PVP修飾的二元納米簇分離，將產物用1-5ml去離子水溶解離心純化；

3)制備聚合物包覆的二元納米簇