本发明专利技术属于功能纳米微粒组装技术领域，具体涉及一种以纳米微粒为结构基元、微乳液液滴为模板制备二元纳米簇，并通过表面引发聚合制备以二元纳米簇为核、聚合物为壳的复合纳米簇的新方法。包括纳米微粒合成、纳米簇制备、表面引发聚合等三个步骤。油溶性纳米微粒可以通过两相法、相转移法、高温热解法合成，纳米簇的大小可以通过改变表面活性剂用量以及纳米微粒浓度来调控。本发明专利技术是一种制备双功能纳米簇，并与聚合物复合的新方法，实现了多种纳米微粒功能的集成和优化，与聚合物复合后不仅能提高纳米簇的稳定性，也引入了聚合物的特殊性能，从而得到纳微米尺度的多功能复合材料，在生物、催化、传感、光电等研究领域具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于功能纳米微粒组装
，具体涉及一种以纳米微粒为结构基元、 微乳液液滴为模板制备二元纳米簇，并通过表面引发聚合制备以二元纳米簇为核，聚合物为壳的复合纳米簇的新方法。
技术介绍
经过二十余年的发展，纳米科学已经成为涉及物理、化学、材料、生命科学等诸多领域的交叉学科。作为纳米材料的代表，无机纳米微粒具有独特的量子尺寸效应，它们的性质强烈依赖尺寸，在光、电、磁、催化，生命科学等领域都展现出诱人的应用前景。深入研究表明，使用单一功能的纳米微粒已无法满足相关研究对新材料的需求，需要将已有纳米微粒作为结构基元进行组合装配，实现对原功能的集成和整合。三维组装被证明能在微乳液液滴中进行，得到由几百个微粒组成的悬浮在水中的纳米簇。纳米簇是微粒组装体，保持了微粒原有的纳米尺寸效应和性能，他们的尺寸可以在几十纳米到几个微米范围内调节，区别于体相材料和纳米微粒，潜在应用于生物、光电、催化等领域。虽然纳米簇有很多优势，但目前制备出的纳米簇仅限于单一功能，远没有实现多功能集成。另外纳米簇结构稳定性问题还没有解决，制备好的纳米簇仅能保持两周左右，离实际应用还有相当大的距离。将功能纳米微粒与高分子材料结合是优化微粒功能和对高分子改性的重要手段， 已成为目前纳米科学和高分子科学的重要研究方向。以往工作表明，纳米微粒与高分子复合后具有很多优点用高分子材料保护微粒可以显著提高其稳定性；高分子作为介质可以将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长链结构，可熔融、溶胀、拉伸，利用这一特点能对微粒的功能进行调节，甚至获得新功能等。 本专利技术就是要充分发展纳米簇的优势，实现在构筑多功能复合纳米簇方面的突破，推动纳米复合材料在生物、催化、传感、光电等领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的就是建立一种制备稳定的聚合物包覆的二元纳米簇核壳结构微球的方法。采用此方法制备的复合纳米簇结构稳定，可放置半年以上不发生改变。本专利技术包括以下步骤1，制备油溶性纳米微粒；2，制备二元纳米簇；3，通过表面弓I发聚合方法在二元纳米簇核表面包覆聚合物壳层。具体来说，本专利技术的步骤如下1)制备油溶性纳米微粒通过两相法合成油溶性Au纳米微粒溶液、Ag纳米微粒溶液、Pt纳米微粒溶液或 Pd纳米微粒溶液，如图1(a)、1(c)、1(d)所示；或通过高温热解法合成油溶性!^e3O4纳米微粒溶液或NaYF4纳米微粒溶液，如图1 (b)、(f)、(g)、(h)所示；或通过相转移法合成油溶性 CdTe纳米微粒溶液、ZnSe纳米微粒溶液或CcKe纳米微粒溶液，如图1 (e)所示；然后将油溶性纳米微粒溶液中的有机溶剂挥发除去，再加入甲苯或氯仿进行溶解，从而得到浓度为5 lOmg/mL的甲苯相或氯仿相的油溶性纳米微粒；2)制备表面活性剂包覆的二元纳米簇将步骤1制备的两种甲苯相或氯仿相的油溶性纳米微粒0. 1 2. 5ml混合均勻， 将得到的二元纳米微粒溶液与浓度为0. 007 0. 028g/ml的表面活性剂的水溶液以体积比 1 1 1 10的比例混合，搅拌或超声处理使其形成微乳液；然后在55 70°C温度下搅拌挥发有机溶剂，待有机溶剂挥发完全，将溶液搅拌冷却至室温，通过离心的方法将形成的二元纳米簇分离出来，再将产物用1 5ml去离子水溶解离心纯化，用0. 5 Iml去离子水分散溶解，得到由表面活性剂稳定的二元纳米簇溶液；二元纳米簇的尺寸通过调节表面活性剂的用量以及纳米微粒的浓度进行调控，表面活性剂的用量越多，二元纳米簇的尺寸越小；纳米微粒的浓度越大，二元纳米簇的尺寸越大，二元纳米簇的直径可在50 IOOOnm的范围内任意调节。将上述由表面活性剂稳定的二元纳米簇溶液在搅拌的条件下加入到5ml含有 0. 5g聚乙烯基吡咯烷酮(PVP)的乙二醇溶液中，搅拌10 20min后加入0. 5ml质量分数为的明胶的水溶液，在70 80°C搅拌反应1 池；待反应结束后，将溶液搅拌冷却至室温，通过离心的方法将PVP修饰的二元纳米簇分离，将产物用l-5ml去离子水溶解离心纯化；3)制备聚合物包覆的二元纳米簇将上述PVP修饰的二元纳米簇在搅拌的条件下加入到5ml浓度为1.43 14. 31mmol/L的聚合物单体的水溶液中，搅拌反应30 60min，待聚合物单体吸附在二元纳米簇表面后，加入Iml质量分数为1 %的!^eCl3水溶液，此时溶液的颜色逐渐变黑，室温下继续搅拌反应12 24h ；待反应结束后，通过离心的方法将聚合物包覆的二元纳米簇分离，溶于l-5ml去离子水中离心纯化，从而得到聚合物包覆的二元纳米簇。上述实验方法所用油溶性纳米微粒可以是金属、金属氧化物纳米微粒，如Au纳米微粒、Ag纳米微粒、Pt纳米微粒、Pd纳米微粒、Fe3O4纳米微粒等，可以是半导体纳米微粒， 如CdTe纳米微粒、ZMe纳米微粒、CcKe纳米微粒、NaYF4纳米微粒等；制备油溶性纳米微粒所使用的有机溶剂可以是甲苯、氯仿、正己烷、环己烷、二氯甲烷等；制备二元纳米簇时溶解两种油溶性纳米微粒的溶剂可以相同也可以不同；表面活性剂可以是十二烷基三甲基溴化铵(DTAB)、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、十二烷基硫酸钠(SDQ等；聚合物可以是聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺等；附图说明图 1(a)图1(b)图 1(c)图1(d)图 1 (e)图 1(f)图1 (g)图1(h)甲苯相的OVDAC稳定的Au纳米微粒的透射电镜照片； 甲苯相的油酸稳定的Fe53O4纳米微粒的透射电镜照片； 甲苯相的OVDAC稳定的Ag纳米微粒的透射电镜照片； 甲苯相的OVDAC稳定的Pt纳米微粒的透射电镜照片； 氯仿相的DDAB稳定的CdTe纳米微粒的透射电镜照片； 氯仿相的油酸稳定的Fe53O4纳米微粒的透射电镜照片； 氯仿相的油酸稳定的NaYF4纳米微粒的透射电镜照片； 甲苯相的油酸稳定的NaYF4纳米微粒的透射电镜照片；DTAB稳定的!^e3O4-Au 二元纳米簇的透射电镜照片； DTAB稳定的!^e3O4-Ag 二元纳米簇的透射电镜照片； DTAB稳定的!^e3O4-Pt 二元纳米簇的透射电镜照片； DTAB稳定的Au-Ag 二元纳米簇的透射电镜照片； CTAB稳定的!^e3O4-CdTe 二元纳米簇的透射电镜照片； DTAB稳定的!^e3O4-NaYF4 二元纳米簇的透射电镜照片； DTAB稳定的NaYF4-CdTe 二元纳米簇的透射电镜照片； DTAB稳定的NaYF4-Au 二元纳米簇的透射电镜照片； SDS稳定的!^e3O4-Au 二元纳米簇的透射电镜照片； 聚吡咯包覆的Fe53O4-Au 二元纳米簇的透射电镜照片； 聚吡咯包覆的Fe53O4-Ag 二元纳米簇的透射电镜照片； 聚吡咯包覆的!^e3O4-Pt 二元纳米簇的透射电镜照片； 聚吡咯包覆的Au-^Vg 二元纳米簇的透射电镜照片； 聚吡咯包覆的Fe53O4-Au 二元纳米簇的透射电镜照片； 聚吡咯包覆的!^3O4-Au 二元纳米簇的催化实验(i)亚甲基蓝水溶液的紫外吸收谱图；(ii)亚甲基蓝与NaBH4反应4h的紫外吸收谱图；(iii)加入聚吡咯包覆的 Fe3O4-Au 二元纳米簇后亚甲基蓝与NaBH4反应Is的紫外吸收谱图；插图为相应的数码照片；本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种聚合物包覆的二元双功能纳米簇核壳微球的制备方法，其步骤如下：１）制备油溶性纳米微粒合成油溶性纳米微粒溶液，然后将油溶性纳米微粒溶液中的有机溶剂挥发除去，再加入甲苯或氯仿进行溶解，从而得到浓度为５～１０ｍｇ／ｍＬ的甲苯相或氯仿相的油溶性纳米微粒；２）制备表面活性剂包覆的二元纳米簇将步骤１制备的两种甲苯相或氯仿相的油溶性纳米微粒０．１～２．５ｍｌ混合均匀，将得到的二元纳米微粒溶液与浓度为０．００７～０．０２８ｇ／ｍｌ的表面活性剂的水溶液以体积比１∶１～１∶１０的比例混合，搅拌或超声处理使其形成微乳液；然后在５５～７０℃温度下搅拌挥发有机溶剂，待有机溶剂挥发完全，将溶液搅拌冷却至室温，通过离心的方法将形成的二元纳米簇分离出来，再将产物用１～５ｍｌ去离子水溶解离心纯化，用０．５～１ｍｌ去离子水分散溶解，得到由表面活性剂稳定的二元纳米簇溶液；将上述由表面活性剂稳定的二元纳米簇溶液在搅拌的条件下加入到５ｍｌ含有０．５ｇ聚乙烯基吡咯烷酮ＰＶＰ的乙二醇溶液中，搅拌１０～２０ｍｉｎ后加入０．５ｍｌ质量分数为１％的明胶的水溶液，在７０～８０℃搅拌反应１～３ｈ；待反应结束后，将溶液搅拌冷却至室温，通过离心的方法将ＰＶＰ修饰的二元纳米簇分离，将产物用１～５ｍｌ去离子水溶解离心纯化；３）制备聚合物包覆的二元纳米簇将上述ＰＶＰ修饰的二元纳米簇在搅拌的条件下加入到５ｍｌ浓度为１．４３～１４．３１ｍｍｏｌ／Ｌ的聚合物单体的水溶液中，搅拌反应３０～６０ｍｉｎ，待聚合物单体吸附在二元纳米簇表面后，加入１ｍｌ质量分数为１％的ＦｅＣｌ３水溶液，此时溶液的颜色逐渐变黑，室温下继续搅拌反应１２～２４ｈ；待反应结束后，通过离心的方法将聚合物包覆的二元纳米簇分离，溶于１～５ｍｌ去离子水中离心纯化，从而得到聚合物包覆的二元纳米簇核壳微球。...
【技术特征摘要】
1.一种聚合物包覆的二元双功能纳米簇核壳微球的制备方法，其步骤如下1)制备油溶性纳米微粒合成油溶性纳米微粒溶液，然后将油溶性纳米微粒溶液中的有机溶剂挥发除去，再加入甲苯或氯仿进行溶解，从而得到浓度为5 lOmg/mL的甲苯相或氯仿相的油溶性纳米微粒；2)制备表面活性剂包覆的二元纳米簇将步骤1制备的两种甲苯相或氯仿相的油溶性纳米微粒0. 1 2. 5ml混合均勻，将得到的二元纳米微粒溶液与浓度为0. 007 0. 028g/ml的表面活性剂的水溶液以体积比 1 1 1 10的比例混合，搅拌或超声处理使其形成微乳液；然后在55 70°C温度下搅拌挥发有机溶剂，待有机溶剂挥发完全，将溶液搅拌冷却至室温，通过离心的方法将形成的二元纳米簇分离出来，再将产物用1 5ml去离子水溶解离心纯化，用0. 5 Iml去离子水分散溶解，得到由表面活性剂稳定的二元纳米簇溶液；将上述由表面活性剂稳定的二元纳米簇溶液在搅拌的条件下加入到5ml含有0. 5g聚乙烯基吡咯烷酮PVP的乙二醇溶液中，搅拌10 20min后加入0. 5ml质量分数为的明胶的水溶液，在70 80°C搅拌反应1 池；待反应结束后，将溶液搅拌冷却至室温，通过离心的方法将PVP修饰的二元纳米簇分离，将产物用1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张皓，张雪，韩吉姝，梁森，杨柏，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82
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