[发明专利]温敏性复合金纳米颗粒及其制备方法与催化应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种温敏性复合金纳米颗粒及其制备方法与催化应用，属于金纳米材料技术领域。

背景技术

纳米材料具有许多传统材料不具有的特殊性质，引起国内外的广泛关注。其中，金纳米颗粒由于其良好的生物兼容性、特殊的光学性质、电学性质和催化性能，在药物传递、疾病诊断、光学器件、电子仪器及微反应器等方面都有广泛应用。金纳米颗粒还具有良好的催化性能，Au是惰性最高的金属，通常被认为没有催化活性。但是尺寸达到纳米尺度且高度分散的Au纳米颗粒具有很好的催化活性(M.Haruta，Nature，2005，437，1098～1099)。

金纳米颗粒的一个重要的研究方向就是赋予金纳米颗粒外界环境刺激响应性，即对实现金纳米颗粒对温度、pH值、离子强度、光、电场等外界刺激的响应。其中温敏性的金纳米颗粒受到广泛关注，它在制作纳米反应开关及报警系统上有优良的应用价值。由于许多化学反应需要在一定温度范围内进行，温度过高可能会产生副产物，降低产率，或者有发生爆炸，引起安全事故。温敏性金纳米颗粒在一定温度范围内有催化活性，超过这个范围纳米金就颗粒会失去催化活性，导致反应不再进行，从而实现温度控制的化学反应。

但是在之前的研究中，金纳米颗粒制备通常采用两步法，需要几个小时的反应和数天的透析，制备过程较复杂；制得的金纳米颗粒在极端pH，高浓度盐溶液，以及高温条件下容易发生聚沉，稳定性较差；并且不能在温度过高时完全终止反应，温度敏感性较差。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种温敏性复合金纳米颗粒及其制备方法与催化应用。所述的温敏性复合金纳米颗粒具有高分散度、良好稳定性和温敏性的特点；其制备方法简便快捷；作为催化剂应用具有指示反应温度及控制不同温度下反应速率的功能。

本发明通过下述技术方案加以实现：一种温敏性复合金纳米颗粒，其特征在于该温敏性复合金纳米颗粒是由金纳米颗粒与聚异丙基丙烯酰胺接枝葡聚糖(DexPNI)聚合物复合而成，其中，金和聚异丙基丙烯酰胺接枝葡聚糖聚合物的质量比为1∶(9～400)，温敏性复合金纳米颗粒粒径为1～11nm，所述的聚异丙基丙烯酰胺接枝葡聚糖聚合物的分子式如下，在25℃和40℃下具有对温度刺激响应性质，

式1

式中：R₁，R₂，R₃，R₄，R₅，R₆各自为H或为

式中：n为40～100；

m为5～50；

聚合物中，异丙基丙烯酰胺基团在每个大分子中的质量分数为7％～45％，分子量为8.08×10⁴～1.29×10⁵。

上述的温敏性复合金纳米颗粒的制备方法，其特征在于包括以下过程：以氯金酸(HAuCl₄)为前驱体，以聚异丙基丙烯酰胺接枝葡聚糖聚合物为成核剂与稳定剂，以硼氢化钠(NaBH₄)作为还原剂，按氯金酸与硼氢化钠摩尔比为1∶(5～10)，按氯金酸与聚异丙基丙烯酰胺接枝葡聚糖聚合物质量比为1∶(17～680)，将聚异丙基丙烯酰胺接枝葡聚糖聚合物与氯金酸以及硼氢化钠混合，在0～32℃的温度下振荡1～2分钟即得到粒径1-20nm的温敏性复合金纳米颗粒。

上述的温敏性复合金纳米颗粒或已述方法所制备的温敏性复合金纳米颗粒作为催化剂应用，在对硝基苯酚还原反应过程，当调控温度在35℃以下时进行反应，当调控温度在35℃以上时停止反应。

本发明的优点在于研制出了通过一步法合成的稳定性强并具有良好温度敏感性的金纳米颗粒。制备方法简单便捷快速。制得的金纳米颗粒具有良好的稳定性，在高浓度的盐溶液和不同PH值(PH＝2～13)下能够保持稳定，并能够通过冻干手段以固体形态保存。金纳米颗粒具有良好的温度敏感性。当温度超过临界温度，金纳米颗粒发生聚沉，粒径增大。粒径小于3nm的金纳米颗粒在不同温度下催化活性不同，使用此金纳米颗粒可以控制不同温度下的反应速率，防止反应在过高温度下进行。

附图说明

图1为实施例1制备的温敏性复合金纳米颗粒胶体溶液的投射电子显微镜(TEM)图。

图2为实施例1制备的温敏性复合金纳米颗粒在不同温度下的紫外可见光光谱。

图3为实施例1制备的温敏性复合金纳米颗粒的粒径随温度变化的曲线图。图中温敏性复合金纳米颗粒的粒径数值由动态光散射仪测得。