[發明專利]一種納米金復合水凝膠智能材料的原位合成法

有效

• 申請號: 201210149197.6
• 申請日: 2012-05-15
• 公開（公告）號: CN102675532A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: 田丹碧;劉會祥;黃河;江凌;張衛;湯燕
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F222/38;C08F2/44;C08K3/08;B22F9/24;B82Y40/00;B82Y30/00
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技術領域

本發明屬于納米材料、高分子材料領域，涉及一種納米金復合水凝膠智能材料的原位合成方法；具體是用丙烯酰胺(AAM)作為合成凝膠的單體，在納米金溶液中進行原位合成，可生成性質穩定、光學性質良好，且對鹽、溫度、pH等環境敏感的智能型復合材料。

背景技術

納米金顆粒(GNPs)是指尺寸在1～100nm范圍內的金粒子。一般為分散在水中的水溶膠，故又稱膠體金。納米金顆粒可以和多種生物分子結合，可以與一些親核試劑發生吸附，生成一些具有特殊功能的基團；還可以與氨基發生非共價鍵的靜電吸附，與巰基生成強的共價鍵。金顆粒作為探針形成的標記物仍然具有與納米金顆粒相似的光譜學性質，這為其在生物檢測中的應用提供了依據。金標探針具有制備簡單、化學性質穩定、易標記等特點，使金顆粒在生物化學及醫學方面有著很重要的應用，并且越來越被人們所重視。

1996年，美國麻省理工學院Toyoichi?Tanaka因發現智能型水凝膠(IntelligentHydrogels或Smart?Hydrogels)而獲當年探索者雜志新技術發現獎。所謂智能型水凝膠是指對外來刺激具有可逆響應性、在水中可以溶脹的凝膠。由于這類材料對外來刺激的可逆響應性使其在分子器件，調光材料，生物活性物質的溫和、高效分離，酶和細胞的智能固定化以及藥物可控釋放等高新技術領域有廣泛應用。智能型水凝膠是一類對外界刺激能產生敏感響應的水凝膠，外界刺激可以是溫度、pH值、溶劑、鹽濃度、光、化學物質等。由于智能型水凝膠的獨特響應性，在化學轉換器、記憶元件開關、傳感器、人造肌肉、化學存儲器、分子分離體系、活性酶的固定、組織工程、藥物載體等方面具有很好的應用前景，因而對于這一類物質的研究引起越來越多科學家的注意。

由于傳統水凝膠存在性質單一的缺點，因而大大限制了水凝膠的應用；因此近年來圍繞提高水凝膠的性能及其在復合材料中的應用問題，科學家展開了一系列廣泛的研究工作，這方面的研究報道與日俱增。近年來的研究發現，將一些無機納米顆粒組裝到智能水凝膠上不僅可以保持凝膠的各種敏感性質，同時還將納米顆粒的獨特光學和電學性質引入水凝膠，從而擴展了水凝膠在催化、傳感及表面增強拉曼光譜等方面的應用。這類納米材料主要包括一些貴金屬，如金、銀、鈀、鉑等。它們的局部表面等離子共振(LSPR)頻率位于可見或近紅外的區域，并且可以通過調節金屬納米顆粒的形狀、尺寸以及周圍介質的介電常數等來改變其吸收峰的頻率。國內外的研究小組正試圖采用各種方式將AuNPs有效地組裝到功能化的結構或裝置中。目前，將無機納米顆粒與智能水凝膠進行組裝的方法主要有兩種，一種是通過偶聯反應、化學鍵合、旋轉涂層等方法將無機納米顆粒固定到凝膠上；另一種方法是采用表面引發聚合反應，即使聚合反應在無機納米顆粒的表面發生，從而將無機納米顆粒與智能水凝膠進行組裝，即原位合成法。采用原位聚合法合成納米金水凝膠(GNPs-GEL)簡單快速高效，成為當前開發實用的功能型復合材料的首選方法，但原位合成法往往存在納米金聚集變色的情況，如何生成的納米金水凝膠性質穩定、分布均勻，保持原有的納米材料特性，成為原位合成GNPs-GEL的首要任務。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種綠色環保的合成性質穩定、環境敏感型納米金水凝膠智能復合材料的方法。此方法使用聚丙烯酰胺(PAAM)作為凝膠單體，通過原位合成方法，在引發劑與交聯劑的作用下，自組裝成金粒子分散，分布均勻、環境敏感且穩定性好的金納米水凝膠。此種復合材料結合了水凝膠的智能材料性質和納米金顆粒的光學性質

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案如下：

一種綠色環保的原位合成納米金復合水凝膠智能材料的方法，包括如下步驟：

本實驗使用的金膠采用檸檬酸鈉還原法制得。首先，稱取HAuCl₄.4H₂O溶于水中，然后將其加入到固定好的三口燒瓶中。劇烈攪拌，加熱沸騰回流。再取二水合檸檬酸鈉于容量瓶中定容。水浴加熱后用移液器準確移取一定體積的檸檬酸鈉溶液均與快速加入燒瓶中。溶液由無色變為淺藍色再到紫色最后成為酒紅色，繼續加熱一段時間后停止加熱，冷卻到室溫即制得所需金膠。