一种温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法及应用技术

一种温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法及应用，涉及一种银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法及应用。是要解决现有检测六价铬离子的方法需要依赖大型的分析测试仪器或存在制样困难，检测耗时等困难的问题。方法：一、称取的温敏性聚合单体A溶解于去离子水中，再加入的聚合单体B，机械搅拌，升温，加入引发剂，在氮气保护下进行反应，得到的溶液；二、将溶液装入离心管中，离心，离心后取上清液，得到聚合物水凝胶纳米粒子溶液；三、称取硝酸银，加入聚合物水凝胶纳米粒子溶液中，在紫外光下光照还原，获得具有温度响应性的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料。本发明专利技术用于制备荧光金属纳米簇。

Preparation method and application of silver nano cluster / polymer hydrogel composite material with temperature response

The invention relates to a preparation method and application of a silver nano cluster / polymer hydrogel composite material with temperature response, which relates to a preparation method and application of silver nano cluster / polymer hydrogel composite material. It is necessary to solve the existing methods of detecting six valence chromium ions, which depend on large analytical instruments or difficulties in sample preparation and time consuming. Methods: a temperature sensitive, said the monomer A is dissolved in deionized water and monomer B, then add the mechanical stirring, heating, adding initiator, reaction is carried out under the protection of nitrogen, the resulting solution; two, the solution into the centrifuge tube, centrifugation, supernatant after centrifugation. Polymer hydrogel nanoparticles solution; three, the silver nitrate, adding the polymer hydrogel nanoparticles in solution under ultraviolet light reduction, obtain the temperature response of silver nanoclusters / polymer hydrogel composite materials. The invention is used for preparing fluorescent metal nanoclusters.

【技术实现步骤摘要】
一种温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法及应用
本专利技术涉及一种银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法及应用。
技术介绍
近几年，荧光金属纳米簇由于其独特的光电性质，得到了广泛的关注。在发光显示，化学检测，生物医学，催化等领域具有广阔的应用前景。刺激响应性材料在受到外界刺激时，可以通过调节其自身的物理或化学性质，发生可逆或不可逆的变化，适应周围环境。近几年，刺激响应性聚合物荧光纳米簇由于具有快速，稳定，敏感等特点，在化学检测，材料分析，光学材料制备等领域得到了广泛的应用。目前在响应性聚合物材料的研究工作中，基于温度响应性聚合物N-异丙基丙烯酰胺及其共聚物材料得到了广泛的关注。随着工业发展，重金属污染成为重要的环境污染问题。铬作为重要的战略金属元素被广泛的应用，但是由于其不能被完全合理的有效利用，造成了环境的污染，铬离子可以溶于水，对人体和环境造成危害。目前检测六价铬离子的方法，包括沉淀法，发渗透法等，通常需要依赖大型的分析测试仪器或存在制样困难，检测耗时等困难。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有检测六价铬离子的方法需要依赖大型的分析测试仪器或存在制样困难，检测耗时等困难的问题，提供一种温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法及应用。本专利技术温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：一、称取的温敏性聚合单体A溶解于去离子水中，装入三口烧瓶中，在室温下超声溶解，形成均匀的混合溶液，再加入的聚合单体B，在室温和氮气的保护下，机械搅拌40-120min，除去体系中的空气，逐渐升温至60-80℃，加入引发剂的水溶液于体系中，引发聚合，在氮气保护下进行反应，4-24h结束，得到的溶液；其中温敏性聚合单体A的摩尔质量与去离子水的体积比为(1-3)mmol：(20-40)ml，温敏性聚合单体A和聚合单体B的摩尔比为(5-15)：(0.002-0.015)，所述引发剂的水溶液中引发剂的摩尔质量与水的体积比为(2-5)mmol：(3-10)ml，温敏性聚合单体A与引发剂的摩尔比为(1-3)：(0.4-1)。二、将步骤一得到的溶液装入离心管中，通过高速离心去除未聚合的单体、引发剂等杂质，离心后取上清液，得到聚合物水凝胶纳米粒子溶液。三、称取硝酸银，加入步骤二得到的聚合物水凝胶纳米粒子溶液中，振荡使硝酸银与聚合物水凝胶纳米粒子溶液均匀混合，调节溶液pH至6-7，静止5-60min，在365nm紫外光下进行光照还原4-30min，然后通过高速离心，离心后取上清液，除去未复合的银单质，获得具有温度响应性的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料；其中硝酸银的摩尔质量与聚合物水凝胶纳米粒子溶液的体积比为(0.01-0.3)mmol：(5-20)ml。进一步的，步骤一中温敏性聚合单体A是N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)、乙烯己内酰胺(VCL)、氮-乙烯基己内酰胺(NVC)或N，N-二乙基丙烯酰胺(DEAM)；进一步的，步骤一中聚合单体B是丙烯酸(AAc)、甲基丙烯酸(MA)或甲基丙烯酸钠(NaMA)；进一步的，步骤一中引发剂为过硫酸铵((NH4)2S2O8)、过硫酸钾(K2S2O8)或过硫酸钠(Na2S2O8)；进一步的，步骤一中超声功率为80～100W。进一步的，步骤一中机械搅拌速率为300-500rpm/min。进一步的，步骤二中离心的时间是30～40min。进一步的，步骤二和步骤三中的离心速率为3000rpm/min～18000rpm/min。进一步的，步骤三中离心的时间是30～40min。进一步的，步骤三中调节溶液pH的调节液为1mol/L的氢氧化钠溶液、1mol/L的氢氧化钾溶液或1mol/L的氢氧化镁溶液。本专利技术温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料在监测温度的变化中的应用。本专利技术温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料在检测铬离子的变化中的应用。本专利技术的有益效果：本专利技术方法以硝酸银、N-异丙基丙烯酰胺和丙烯酸为原材料，制备出荧光聚合物水凝胶银纳米簇(这种银纳米簇有良好的稳定性和水溶性)，采用无皂乳液聚合，通过一步法及紫外光还原法，避免引入其他化学还原剂及杂质；具有较好的稳定性和均一性，在室温中储存，放置1个月性质不发生变化。透射电镜照片可以证明具有均一性。本专利技术方法先形成水凝胶微球，之后在微球上长银纳米簇，水凝胶微球作为配体，对银纳米簇起到稳定和保护的作用。本专利技术简单易行，反应时间短，原料成本低且来源广泛，操作简单，具有较好的荧光强度；所制备的具有温度响应性的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料温度响应范围2-85℃，随着温度的升高，荧光强度逐渐下降，荧光强度随着温度的变化具有很好的线性关系；此外，银纳米簇在六价铬离子加入的同时会迅速发生明显的荧光强度变化。本方法制备的复合材料上银纳米簇是由9个左右Ag原子构成的簇，这样的结构使得最终的材料呈现红色荧光，且银纳米簇对六价铬离子有很高的选择性。以上表明银纳米簇具有很好的实用性和在广阔的应用前景。因此，可以利用本专利技术的荧光纳米簇监测温度的变化或检测铬离子。附图说明图1是实施例1银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的谱图；图2为实施例1银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的实物照片；图3为实施例1聚合物水凝胶纳米粒子与银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的(FT-IR)光谱；图4是实施例1银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的XPS谱图；图5为实施例1制备的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料在2-85℃荧光变化谱图；图6为实施例1制备的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料在2-85℃温度范围内630nm处荧光强度随温度发生线性变化曲线；图7为实施例1制备的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料在不同浓度六价铬离子(0-100ppm)存在下的荧光光谱图；图8为实施例1制备的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的选择性离子检测实验结果数据图；图9是实施例1聚合物水凝胶纳米粒子的透射电镜照片；图10是实施例1银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的透射电镜照片。具体实施方式本专利技术技术方案不局限于以下所列举具体实施方式，还包括各具体实施方式间的任意组合。具体实施方式一：本实施方式温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法，包括以下步骤：一、称取的温敏性聚合单体A溶解于去离子水中，装入三口烧瓶中，在室温下超声溶解，形成均匀的混合溶液，再加入的聚合单体B，在室温和氮气的保护下，机械搅拌40-120min，除去体系中的空气，逐渐升温至60-80℃，加入引发剂的水溶液于体系中，引发聚合，在氮气保护下进行反应，4-24h结束，得到的溶液；其中温敏性聚合单体A的摩尔质量与去离子水的体积比为(1-3)mmol：(20-40)ml，温敏性聚合单体A和聚合单体B的摩尔比为(5-15)：(0.002-0.015)，所述引发剂的水溶液中引发剂的摩尔质量与水的体积比为(2-5)mmol：(3-10)ml，温敏性聚合单体A与引发剂的摩尔比为(1-3)：(0.4-1)；二、将步骤一得到的溶液装入离心管中，离心，离心后取上清液，得到聚合物水凝胶纳米粒子溶液；三、称取硝酸银，加入步骤二得到的聚合物水凝胶纳米粒子溶液中，振荡使硝酸银与聚合物水凝胶纳米粒子溶液均匀混合，调节溶液pH至6-7，静止5-60min，在365nm紫本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：一、称取的温敏性聚合单体A溶解于去离子水中，装入三口烧瓶中，在室温下超声溶解，形成均匀的混合溶液，再加入的聚合单体B，在室温和氮气的保护下，机械搅拌40‑120min，除去体系中的空气，逐渐升温至60‑80℃，加入引发剂的水溶液于体系中，在氮气保护下反应4‑24h结束，得到的溶液；其中温敏性聚合单体A的摩尔质量与去离子水的体积比为(1‑3)mmol：(20‑40)ml，温敏性聚合单体A和聚合单体B的摩尔比为(5‑15)：(0.002‑0.015)，所述引发剂的水溶液中引发剂的摩尔质量与水的体积比为(2‑5)mmol：(3‑10)ml，温敏性聚合单体A与引发剂的摩尔比为(1‑3)：(0.4‑1)；二、将步骤一得到的溶液装入离心管中，离心，离心后取上清液，得到聚合物水凝胶纳米粒子溶液；三、称取硝酸银，加入步骤二得到的聚合物水凝胶纳米粒子溶液中，振荡使硝酸银与聚合物水凝胶纳米粒子溶液均匀混合，调节溶液pH至6‑7，静止5‑60min，在365nm紫外光下进行光照还原4‑30min，然后离心，取上清液，获得具有温度响应性的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料；其中硝酸银的摩尔质量与聚合物水凝胶纳米粒子溶液的体积比为(0.01‑0.3)mmol：(5‑20)ml。...

【技术特征摘要】
1.一种温度响应的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料的制备方法，其特征在于该方法包括以下步骤：一、称取的温敏性聚合单体A溶解于去离子水中，装入三口烧瓶中，在室温下超声溶解，形成均匀的混合溶液，再加入的聚合单体B，在室温和氮气的保护下，机械搅拌40-120min，除去体系中的空气，逐渐升温至60-80℃，加入引发剂的水溶液于体系中，在氮气保护下反应4-24h结束，得到的溶液；其中温敏性聚合单体A的摩尔质量与去离子水的体积比为(1-3)mmol：(20-40)ml，温敏性聚合单体A和聚合单体B的摩尔比为(5-15)：(0.002-0.015)，所述引发剂的水溶液中引发剂的摩尔质量与水的体积比为(2-5)mmol：(3-10)ml，温敏性聚合单体A与引发剂的摩尔比为(1-3)：(0.4-1)；二、将步骤一得到的溶液装入离心管中，离心，离心后取上清液，得到聚合物水凝胶纳米粒子溶液；三、称取硝酸银，加入步骤二得到的聚合物水凝胶纳米粒子溶液中，振荡使硝酸银与聚合物水凝胶纳米粒子溶液均匀混合，调节溶液pH至6-7，静止5-60min，在365nm紫外光下进行光照还原4-30min，然后离心，取上清液，获得具有温度响应性的银纳米簇/聚合物水凝胶复合材料；其中硝酸银的摩尔质量与聚合物水凝胶纳米粒子溶液的体积比为(0.01-0.3)mmol：(5-20)ml。2.根据权利要求1所述的一种温度响应的银...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭东，马伊男，刘雪雁，沈夕然，高思雨，贾菲，苏春彦，朴明俊，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22