[发明专利]通过温敏性大分子单体两步法制备纳米金的方法

说明书

技术领域

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领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。本发明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。

本发明的技术方案：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1∶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1∶0～0.5，Au³⁺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，Au³⁺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，HAuCl₄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。

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。

本发明的有益效果：本发明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1.特殊形态聚合物微球载体的扫描电子显微镜图(SEM)，标尺为1μm，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HAuCl₄ 0.02mmol，50℃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(TEM)，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℃，反应8小时。

具体实施方式

实施例1