通过温敏性大分子单体两步法制备纳米金的方法，属于纳米复合材料技术领域。本发明专利技术以温敏性大分子单体聚Ｎ－异丙基丙烯酰胺（ＰＮＩＰＡＡｍ）为反应性分散稳定剂，丙烯腈和苯乙烯为第一单体和第二单体，通过调节两单体配比控制聚合物微球的表面形态，分散共聚法制备具有特殊形态的ＰＮＩＰＡＡｍ接枝丙烯腈／苯乙烯微球；再在醇或醇／水介质中，Ａｕ↑［３＋］与ＰＮＩＰＡＡｍ上的酰胺基团进行配位，原位还原并不断生长成纳米金粒子，得到聚合物微球／纳米金复合材料。通过控制聚合物微球与四氯金酸配比、反应温度、溶剂配比，纳米金粒径可控制在２～２０ｎｍ，且有序分布、分散稳定。制得的纳米金复合材料在传感器、细胞活性检测、汽车尾气处理、燃料电池、化学催化剂等领域具有广阔的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
一种通过温敏性大分子单体聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)两步法制备特 殊形态聚合物微球/纳米金复合材料，属于纳米复合材料
技术背景纳米金可广泛应用于传感器、细胞活性检测、汽车尾气处理、燃料电池、化学 催化剂等领域，但纳米金因庞大的比表面积而具有高活性，易被氧化和发生团聚。 通常制备纳米金的方法有传统浸渍法、共沉淀法、沉积-沉淀法、化学蒸气沉积法、 有机金配合物固载法等，但都不能解决纳米金稳定，粒径可控，分布有序等问题。 常规法制备纳米金在还原时容易造成金颗粒的大量聚集，使平均粒径在20nm以上, 得不到高活性的纳米金。选择聚合物基体可提供了纳米级的空间限制，阻碍反应物 的运动。目前许多聚合物/纳米金复合材料的制备方法中，只是利用了聚合物基本 的加工成型性能。将聚合物微球和纳米金结合起来，不仅能防止纳米金的氧化和团 聚，而且能结合微球与纳米金两者的功能性，使这种复合材料具有更优异的性能。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种新型的通过温敏性大分子单体两步法制备以特殊形态 聚合物微球为基体的纳米金复合材料的方法。本专利技术采用特殊形态聚合物微球为基 体，通过温敏性大分子单体两步法可成功制得粒径均一、分散稳定且负载率高的聚 合物微球/纳米金复合材料，纳米金粒径可控制在2 20nm。本专利技术的技术方案通过温敏性大分子单体两步法制备纳米金复合材料的方法(1)三元分散共聚法合成聚合物微球采用苯乙烯封端的温敏性大分子单体聚N-异丙基丙烯酰胺PNIPAAm为反应性 分散稳定剂，丙烯腈和苯乙烯为第一单体和第二单体，通过三元分散共聚法合成特 殊形态的PNIPAAm接枝丙烯腈/苯乙烯微球；丙烯腈与苯乙烯摩尔之比为2.2 : 1 5.5 : 1，选用温敏性大分子单体聚N-异丙 基丙烯酰胺PNIPAAm为反应性分散稳定剂，PNIPAAm用量为总单体摩尔量的 0.5% 1.5%，以偶氮二异丁腈AIBN为引发剂，AIBN用量为总单体摩尔量1.0。/。2.0%，选用醇或醇/水二元溶剂，醇与水的体积比为l : 0 0.5;(2)配位、还原反应以所得微球为基体，HAuCl4为金源，醇类为还原剂，在醇或醇/水二元溶剂中， 醇/水的体积比为l : 0 0.5，A^+与PNIPAAm接枝丙烯腈/苯乙烯微球表面的亲水性 聚酰胺长链上的酰胺基团配位反应，Ai^+原位还原得纳米金，反应物配比为聚合 物微球浓度为10 500mg/L， HAuCU浓度为0.05 lmmol/L，反应温度为50 90。C， 反应时间为8 24小时，取出产物6000r/min离心水洗三次，得到分散稳定的特殊形 态聚合物微球/纳米金复合材料，纳米金粒径为2 20nm。醇类还原剂选用甲醇、乙醇、乙二醇或丙三醇。通过控制微球与四氯金酸的配比、反应温度及溶剂组成来控制纳米金粒径。 从透射电镜看来，纳米金粒子在微球表面分布均一，负载率较高，其粒径2 20nm (图2、图3)。可通过调节微球与HAuCl4的配比、反应温度、溶剂组成来控制 所制备的纳米金粒径。本专利技术的有益效果本专利技术采用温敏性大分子单体两步法制备特殊形态聚合物 微球/纳米金复合材料，聚合物微球作为基体能有效防止纳米金的聚集，合成的纳 米金粒径2 20nm，且纳米金粒径可控、分布均一，提高了此复合材料的应用性。 与传统的高分子微球相比，特殊形态聚合物微球具有更高的比表面积，提高了纳米 金的负载率。配位、还原反应的反应条件温和且易操作，所得纳米金复合材料经离 心提纯，无需复杂后处理，用水再分散即可。 附图说明图l.特殊形态聚合物微球载体的扫描电子显微镜图(SEM)，标尺为lpm，特 殊形态微球的粒径为580 600nm。图2.特殊形态负载纳米金以后的透射电子显微镜图(TEM)，标尺为500nm，纳 米金粒子粒径为2 10nm，微球12mg，量取乙二醇40mL，称取HAuCU 0.02mmo1， 5CTC油浴中，反应8小时。图3.特殊形态负载纳米金以后的透射电子显微镜图CTEM),标尺为500nm，纳 米金粒子粒径为10 20nm，微球12mg，量取乙醇40mL， HAuCl4 0.02mmol， 70°C， 反应8小时。具体实施方式实施例l第一步室温下在20 mL具塞试管中依次加入PNIPAAm 0.05mmol，苯乙烯 lmmol，丙烯腈3mmo1，偶氮二异丁腈0.04mmo1，乙醇/水(体积比7/3)二元溶剂 10mL，超声振荡使之充分溶解，持续通氮除氧15min，密封具塞试管，将其放在6(TC恒温振荡器中，振荡速度160r/min，反应24小时。离心水洗三次，在纤维素透析膜 中透析纯化7d，除去未反应的单体等杂质，经冷冻干燥得特殊形态聚合物微球(图 1)。第二步称取第一步中所得的特殊形态聚合物微球1.2mg，量取乙醇/水(体积 比7/3)二元溶剂40mL，加入100mL三颈烧瓶中，搅拌混合均匀，称取HAuCU 0.02mmo1，加入三颈烧瓶，充分搅拌lh后，将三颈烧瓶放入50。C油浴中，反应至 12-24h，取出产物6000r/min离心水洗三次，得到分散稳定的特殊形态聚合物微球/ 纳米金复合材料，纳米金粒径为2 20nm。实施例2第一步室温下在20mL具塞试管中依次加入0.025mmol苯乙烯封端的聚N-乙烯 基乙酰胺，0.6mmol苯乙烯，3.2mmol丙烯腈，0.07mmol偶氮二异丁腈，乙醇溶剂 5mL，超声振荡使之充分溶解，持续通入高纯氮气15 min后密封。将具塞试管放 在7(TC恒温振荡水浴中，振动速度为120r/min，反应8小时。离心水洗三次，在纤 维素透析膜中透析纯化7d，经冷冻干燥得特殊形态聚合物微球。第二步称取第一步中所得的特殊形态聚合物微球12mg，量取乙二醇40mL， 加入100mL三颈烧瓶中，搅拌混合均匀，称取HAuCU 0.02mmo1，加入三颈烧瓶， 充分搅拌lh后，将三颈烧瓶放入5(TC油浴中，反应8小时，取出产物后按6000r/min 的离心速率离心水洗三次，制得分散稳定的特殊形态聚合物微球/纳米金复合材料， 纳米金粒径约为2 10nm (图2)。实施例3称取例2中第一步所得的特殊形态聚合物微球12mg，量取乙醇40mL，加入 100mL三颈烧瓶中，搅拌混合均匀，称取HAuCU 0.04mmo1，加入三颈烧瓶，充分 搅拌lh后，将三颈烧瓶放入7(TC油浴中，反应8小时，取出产物后按6000r/min的离 心速率离心水洗三次，制得分散稳定的特殊形态聚合物微球/纳米金复合材料，纳 米金粒径10 20nm (图3)。权利要求1、通过温敏性大分子单体两步法制备纳米金复合材料的方法，其特征是(1)三元分散共聚法合成聚合物微球采用苯乙烯封端的温敏性大分子单体聚N-异丙基丙烯酰胺为反应性分散稳定剂，丙烯腈和苯乙烯为第一单体和第二单体，通过三元分散共聚法合成特殊形态的聚N-异丙基丙烯酰胺接枝丙烯腈/苯乙烯微球；丙烯腈与苯乙烯摩尔之比为2.2∶1～5.5∶1，选用温敏性大分子单体聚N-异丙基丙烯酰胺为反应性分散稳定剂，聚N-异丙基丙烯酰胺用量为总单体摩尔量的0.5％～1.5％，以偶氮二异丁腈为引发剂，偶氮二异丁腈用量为总单体摩尔量1.0％～2.0％，选用醇或醇/水二元溶剂，本文档来自技高网...
【技术保护点】
通过温敏性大分子单体两步法制备纳米金复合材料的方法，其特征是： （１）三元分散共聚法合成聚合物微球： 采用苯乙烯封端的温敏性大分子单体聚Ｎ－异丙基丙烯酰胺为反应性分散稳定剂，丙烯腈和苯乙烯为第一单体和第二单体，通过三元分散共聚法合成特殊形态的聚Ｎ－异丙基丙烯酰胺接枝丙烯腈／苯乙烯微球； 丙烯腈与苯乙烯摩尔之比为２．２∶１～５．５∶１，选用温敏性大分子单体聚Ｎ－异丙基丙烯酰胺为反应性分散稳定剂，聚Ｎ－异丙基丙烯酰胺用量为总单体摩尔量的０．５％～１．５％，以偶氮二异丁腈为引发剂，偶氮二异丁腈用量为总单体摩尔量１．０％～２．０％，选用醇或醇／水二元溶剂，醇与水的体积比为１∶０～０．５； （２）配位、还原反应： 以所得微球为基体，四氯金酸为金源，醇类为还原剂，在醇或醇／水二元溶剂中，醇／水的体积比为１∶０～０．５，Ａｕ↑［３＋］与聚Ｎ－异丙基丙烯酰胺接枝丙烯腈／苯乙烯微球表面的亲水性聚酰胺长链上的酰胺基团配位反应，Ａｕ↑［３＋］原位还原得纳米金，反应物配比为：聚合物微球浓度为１０～５００ｍｇ／Ｌ，四氯金酸浓度为０．０５～１ｍｍｏｌ／Ｌ，反应温度为５０～９０℃，反应时间为８～２４小时，取出产物６０００ｒ／ｍｉｎ离心水洗三次，得到分散稳定的特殊形态聚合物微球／纳米金复合材料，纳米金粒径为２～２０ｎｍ。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：陈明清，周巧燕，倪忠斌，龚雁，刘晓亚，熊万斌，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]
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