[發(fā)明專利]一種具有溫度敏感效應(yīng)的氧化鋅納米棒基光催化劑的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510044007.8
• 申請日: 2015-01-28
• 公開（公告）號: CN104610517B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐冬雁;馮茜;于在乾;呂海濤;王旗棟
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: C08F292/00
• 分類號: C08F292/00;C08F220/54;B01J31/26
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所23109
• 代理人: 侯靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化鋅納米棒基光催化劑的制備方法，具體涉及一種利用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基(SI-ATRP)的方法合成氧化鋅納米棒陣列膜-聚(N-異丙基丙烯酰胺)光催化劑的方法。

背景技術(shù)

納米氧化鋅是一種價格低廉、化學(xué)穩(wěn)定性好、生物毒性低的多功能寬禁帶半導(dǎo)體材料，不同結(jié)構(gòu)的氧化鋅其性能各不相同，其中氧化鋅納米棒因其具有較高的長徑比，更好的電子傳輸力和結(jié)合力而被廣泛應(yīng)用于太陽能電池、抗菌涂層、功能陶瓷和和藥物識別等領(lǐng)域。但是納米氧化鋅本身生物相容性差、易團(tuán)聚，性能不可控，這都大大限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。有機(jī)無機(jī)復(fù)合方法可以將聚合物良好的機(jī)械性能、化學(xué)穩(wěn)定性能和無機(jī)材料所具有的光學(xué)、電學(xué)性能相結(jié)合，很大程度上拓寬了其應(yīng)用領(lǐng)域。傳統(tǒng)的有機(jī)無機(jī)復(fù)合方法，比如機(jī)械共混、原位聚合、表面沉積等，都是在無機(jī)材料表面得到一層聚合物，獲得的聚合物分子量不可控制，大大限制了無機(jī)材料本身性能的發(fā)揮。表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(SI-ATRP)首先在材料表面固定引發(fā)劑官能團(tuán)，有效控制接枝密度，再采用可控“活性”聚合方法在材料表面接枝聚合物，可以在短時間內(nèi)獲得分子量高、分子量分布窄的聚合物層。聚(N-異丙基丙烯酰胺)是一種研究最為廣泛的溫度敏感性智能材料，在其臨界相容溫度(LCST，32℃)左右可以迅速發(fā)生可逆相變，當(dāng)溫度低于LCST時，表現(xiàn)親水性能。當(dāng)溫度高于LCST時，表現(xiàn)為疏水性能。通過SI-ATRP技術(shù)，將溫度敏感性智能聚合物聚(N-異丙基丙烯酰胺)與無機(jī)納米粒子或量子點進(jìn)行復(fù)合，可制得兼具二者優(yōu)點的復(fù)合材料，既具有無機(jī)本身的光學(xué)、電學(xué)性能，又獲得溫度敏感性，有望應(yīng)用于環(huán)境水處理、抗菌涂層、納米器件和藥物識別領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決現(xiàn)有制備氧化鋅納米棒基光催化劑的方法存在工藝要求高，成品接枝密度不可控制、分子量分布不均勻的技術(shù)問題，而提供一種具有溫度敏感效應(yīng)的氧化鋅納米棒基光催化劑的制備方法。

一種具有溫度敏感效應(yīng)的氧化鋅納米棒基光催化劑的制備方法，具體是按照以下步驟進(jìn)行的：

一、將氧化鋅納米棒陣列膜浸入無水乙醇中，加入氨水調(diào)節(jié)pH值至6～10，再滴加3-氨丙級三乙氧基硅烷，至3-氨丙級三乙氧基硅烷的質(zhì)量濃度為10％，控制溫度為60℃回流反應(yīng)12h，再將反應(yīng)物依次進(jìn)行離心過濾和無水乙醇洗滌，將離心過濾和無水乙醇洗滌重復(fù)3次，再控制溫度為60℃真空干燥12h，得到氨基改性的氧化鋅納米棒陣列；

二、將步驟一得到的氨基改性的氧化鋅納米棒陣列浸入甲苯中，加入三乙胺，用冰水浴將體系溫度降低到4～6℃，再滴加2-溴異丁酰溴，控制體系溫度為4～6℃，保持1h，然后在室溫下反應(yīng)12h，再將產(chǎn)物依次進(jìn)行離心過濾和甲苯洗滌，將離心過濾和甲苯洗滌重復(fù)3次，然后控制溫度為60℃真空干燥12h，得到表面固定酰溴官能團(tuán)的氧化鋅納米棒陣列膜；

三、將步驟二得到的表面固定酰溴官能團(tuán)的氧化鋅納米棒陣列膜浸入超純水中，加入N-異丙基丙烯酰胺和N,N,N',N″,N″-五甲基二亞乙基三胺，再轉(zhuǎn)移到Schlenk瓶中，冷凍30min，在冰凍狀態(tài)下抽真空，溶解，通N₂，將冰凍，真空，溶解，通N₂反復(fù)操作3次，然后加入溴化亞銅，在N₂氛圍下常溫反應(yīng)6h，然后進(jìn)行離心過濾和熱水洗滌，將離心過濾和熱水洗滌重復(fù)3次，控制溫度為60℃真空干燥12h，得到具有溫度敏感效應(yīng)的氧化鋅納米棒基光催化劑。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明通過表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合技術(shù)，首先將引發(fā)劑官能團(tuán)固定在氧化鋅納米棒表面，再通過可控聚合引發(fā)N-異丙基丙烯酰胺。與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明具有反應(yīng)溫度低，反應(yīng)壓力小，反應(yīng)原料易獲得，聚合物接枝密度高，分子量分布均勻的優(yōu)勢。

本發(fā)明用于制備氧化鋅納米棒基光催化劑。

附圖說明

圖1為實施例一制備的氧化鋅納米棒基光催化劑與未經(jīng)處理的氧化鋅納米棒光催化劑的XRD圖，其中曲線a為未經(jīng)處理的氧化鋅納米棒光催化劑，b為本實施例制備的氧化鋅納米棒基光催化劑；

圖2為實施例一制備的氧化鋅納米棒基光催化劑各步驟的紅外光譜圖，其中a為未經(jīng)處理的氧化鋅納米棒光催化劑，b為步驟一得到的氨基改性的氧化鋅納米棒陣列，c為步驟二得到的表面固定酰溴官能團(tuán)的氧化鋅納米棒陣列膜，d為步驟三制備的具有溫度敏感效應(yīng)的氧化鋅納米棒基光催化劑；

圖3為實施例一制備的氧化鋅納米棒基光催化劑中用氫氟酸砍下的聚(N-異丙基丙烯酰胺)的GPC分析圖；