一种金属纳米团簇复合膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属纳米团簇复合膜及其制备方法。金属纳米团簇复合膜的制备方法包括如下步骤：将接枝有含氧或含氮官能团的基体材料浸入含金属离子盐和醇的混合水溶液中，辐照还原原位合成金属纳米团簇复合膜材料；其中，所述基体材料选自PE、PVC、PVDF、聚四氟乙烯、PA

【技术实现步骤摘要】
一种金属纳米团簇复合膜及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种金属纳米团簇复合膜及其制备方法。

技术介绍

[0002]金属纳米团簇是一种介于单原子与纳米粒子之间的新兴的纳米材料。它们由几个到几百个原子组成，尺寸大小(2nm左右)与电子的费米波长相近，从而导致其具有分散的能级，展示出独特的物理化学性能。相比于尺寸较大的纳米粒子，金属纳米团簇最独特的性能是它能够光致发光。与传统的有机染料以及半导体量子点相比，金属纳米团簇具有优秀的光稳定性，生物相容性以及低的毒性的优点，因此成为一种潜在的新型荧光传感器。
[0003]金属纳米团簇的一般合成机理可分为两种，一种是自下而上的方法，通过还原金属离子来得到纳米团簇；而另一种方法是自上而下的方法，它是通过对大的纳米粒子进行刻蚀使其形成纳米团簇。目前主要的合成方法均属于自下而上的机理，主要是通过加入还原剂，或者使用超声，紫外光照等技术手段，来还原金属离子，形成金属纳米团簇。但是，这些方法往往存在产物纯净度低，能耗高，产量低，所需仪器复杂等缺陷，难以真正的实现工业化生产。
[0004]辐照还原是一种利用伽马射线与介质相互作用产生还原性活性物质(水和电子)，以此实现物质还原过程的技术。辐射法合成银纳米团簇的基本原理如附图1所示，水分子在伽马射线的作用下发生电离与激发，产生羟基自由基等氧化性物质以及水和电子等还原性物质，其中氧化性物质通过氧化性自由基清除剂清除，剩余的还原性物质与金属离子发生氧化还原反应，使金属离子还原成0价的金属原子，金属原子在稳定剂的作用下进一步聚集生长产生具有光致发光能力的金属纳米团簇。
[0005]基于伽马射线具有很强的穿透性，并且还原体系无需加入额外物质，因此相比于其他方法，辐射法具有产物纯净，操作简单，易于控制，可大批量生产，绿色环保等优点，使银纳米团簇产业化成为可能，为新型材料的开发提供前沿的科技平台。
[0006][0007]H
·
+M
+
→
M0[0008]M0+M0→
M2[0009][0010][0011]但目前，金属纳米团簇通常都在溶液体系中进行合成，水和电子还原金属离子形成纳米团簇的过程如上所示，如需获得实用纳米团簇及复合材料还需进一步后处理。然而纳米团簇粒径极小，活泼性强，后处理中容易流失，或者聚集形成大颗粒从而造成材料性能改变，丧失其原有的特性，这些都给实际应用造成了诸多困难。
[0012]由上可见，采用现有的技术难以实现金属纳米团簇的工业化生产，并且溶液状态的金属纳米团簇给后续的应用也带来很大的困难，因此需要提供一种合成工艺简单，可以
原位合成金属纳米团簇，并且易于产业化的金属纳米团簇基复合材料的方法是现有技术中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0013]本专利技术的目的在于提供一种制备宏观银纳米团簇复合材料的方法，避免现有技术中合成得到的银纳米团簇水溶液还需复杂的后处理，可能造成性能改变、丧失原有特性的问题。先通过辐射接枝制备得到固体模板，后续在固体模板的基础上原位合成银纳米团簇复合材料。
[0014]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0015]本专利技术提供的技术方案之一为：一种金属纳米团簇复合膜的制备方法，其包括如下步骤：将接枝有含氧或含氮官能团的基体材料浸入含金属离子盐和醇的混合水溶液中，辐照还原原位合成金属纳米团簇复合膜材料；
[0016]其中，所述的基体材料为PE、PVC、PVDF、聚四氟乙烯、PA
‑
6、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙酯、聚醚醚酮、四氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物、聚(四氟乙烯
‑
乙烯)共聚物中的一种或几种；
[0017]所述的辐照还原是将包含浸泡基体材料的溶液在钴源γ射线条件下进行共辐照，所述钴源γ射线吸收剂量为200Gy
‑
10kGy。
[0018]本专利技术中，所述接枝的单体为本领域常规的接枝单体，较佳地为含羧基、氨基或羟基的丙烯基单体，
[0019]较佳地，所述丙烯基单体为丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酰胺、丙烯酸酯衍生物、丙烯酸
‑2‑
甲氧基乙酯、丙烯酸
‑2‑
羟乙酯、N
‑
甲基
‑1‑
甲硫基
‑2‑
硝基乙烯胺、N
‑
甲基丙烯胺、二氯丙烯胺、油胺、丙烯胺、3
‑
丁烯
‑1‑
胺、10
‑
十一烯
‑1‑
醇及它们的同系物中的一种或几种；
[0020]更佳地，为丙烯酸、丙烯酰胺或丙烯酸盐；
[0021]其中，较佳地，在接枝反应时，所述丙烯酸单体的浓度为0.001mol/L
‑
10mol/L，例如，0.4mol/L、0.6mol/L或0.8mol/L；
[0022]其中，较佳地，所述丙烯基单体是与含有羧基、氨基或羟基的饱和有机物反应获得的丙烯基单体；
[0023]较佳地，所述饱和有机物为EDA、DETA、TETA、TAEA、己二酸、己二醇及其同系物。
[0024]本专利技术中，所述金属离子盐为常见的水溶性的银盐、金盐、铜盐和铂盐中的一种或多种；
[0025]较佳地，所述金属离子盐为硝酸银、氟化银、高氯酸银、次氯酸银、醋酸银、氯金酸、硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、氯铂酸，四氯合铂酸钾和六氯合铂酸钾中的一种或多种；更佳地为硝酸银、氯金酸、硝酸铜和氯铂酸中的一种或多种；
[0026]其中，较佳地，所述金属离子盐的浓度为0.001mol/L
‑
10mol/L，例如0.1mol/L；
[0027]本专利技术中，所述的醇为本领域常规的作为氧化性自由基清除剂的醇类物质，较佳地，为乙醇、异丙醇、正丁醇、异戊醇；更佳地，为异丙醇；
[0028]其中，较佳地，所述醇的浓度为0.001mol/L
‑
10mol/L，例如0.5mol/L。
[0029]其中，较佳地，对于0.01g样品，所述混合水溶液体积为10mL
‑
100mL。
[0030]本专利技术中，所述的接枝采用辐射接枝，较佳地，采用本领域常规的共辐照接枝或预辐照接枝；
[0031]其中，所述共辐照接枝步骤包括将包含浸泡基体材料的接枝溶液在钴源γ射线条件下进行共辐照，较佳地，在惰性气体保护下进行，更佳地，惰性气体包括氩气或氮气；
[0032]其中，较佳地，所述共辐照接枝的温度为20℃～35℃，更佳地为25℃；
[0033]所述预辐照接枝步骤包括将基体材料在钴源γ射线或电子束照射下，之后浸入到接枝溶液中进行接枝反应；较佳地，在惰性气体保护下或空气中进行，更佳地，惰性气体包括氩气或氮气；
[0034]其中，较佳地，所述预辐照接枝的温度为70℃～80℃水浴，更佳地，为75℃～80℃水浴；
[0035]其中，较佳地，所述钴源γ射线的吸收剂量为1kGy～1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属纳米团簇复合膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将接枝有含氧或含氮官能团的基体材料浸入含金属离子盐和醇的混合水溶液中，辐照还原原位合成金属纳米团簇复合膜材料；所述基体材料为PE、PVC、PVDF、聚四氟乙烯、PA
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6、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙酯、聚醚醚酮、四氟乙烯
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六氟丙烯共聚物、聚(四氟乙烯
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乙烯)共聚物中的一种或几种；所述的辐照还原是将包含浸泡基体材料的溶液在钴源γ射线条件下进行共辐照，所述钴源γ射线吸收剂量为200Gy
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10kGy。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述接枝的单体为含羧基、氨基或羟基的丙烯基单体，较佳地，所述丙烯基单体为丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酰胺、丙烯酸酯衍生物、丙烯酸
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甲氧基乙酯、丙烯酸
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羟乙酯、N
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甲基
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甲硫基
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硝基乙烯胺、N
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甲基丙烯胺、二氯丙烯胺、油胺、丙烯胺、3
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丁烯
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胺、10
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十一烯
‑1‑
醇及它们的同系物中的一种或几种；更佳地，为丙烯酸、丙烯酰胺或丙烯酸盐；其中，较佳地，在接枝反应时，所述丙烯酸单体的浓度为0.001mol/L
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10mol/L，例如，0.4mol/L、0.6mol/L或0.8mol/L；其中，较佳地，所述丙烯基单体是与含有羧基、氨基或羟基的饱和有机物反应获得的丙烯基单体；较佳地，所述饱和有机物为EDA、DETA、TETA、TAEA、己二酸、己二醇及其同系物。3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属离子盐为水溶性的银盐、金盐、铜盐和铂盐中的一种或多种；较佳地，所述金属离子盐为硝酸银、氟化银、高氯酸银、次氯酸银、醋酸银、氯金酸、硫酸铜、氯化铜、硝酸铜、氯铂酸，四氯合铂酸钾和六氯合铂酸钾中的一种或多种；更佳地为硝酸银、氯金酸、硝酸铜和氯铂酸中的一种或多种；其中，较佳地，所述金属离子盐的浓度为0.001mol/L
‑
10mol/L，例如0.1mol/L；所述醇为乙醇、异丙醇、正丁醇、异戊醇；较佳地，为异丙醇；其中，较佳地，所述醇的浓度为0.001mol/L
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10mol/L，例如0.5mol/L；其中，较佳地，对于0.01g样品，所述混合水溶液体积为10mL
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100mL。4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的接枝采用辐射接枝，较佳地，所述辐照接枝为共辐照接枝或预辐照接枝；所述共辐照接枝步骤包括将包含浸泡基体材料的接枝溶液在钴源γ射线条件下进行共辐照，较佳地，在惰性气体保护下进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：李林繁，韩斐，李吉豪，蒋海青，汪文睿，
申请(专利权)人：中国科学院上海应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：