[发明专利]表面功能化纳米微粒及其聚合物纳米复合材料的制备方法

权利要求书

1、表面功能化的复合荧光纳米微粒的制备方法，其特征是：采用传统的水相或油相方法合成各种纳米微粒，并利用表面配体交换的方法将功能小分子或大分子配体配位到纳米微粒表面；该方法一是在合成完纳米微粒后加入功能配体进行交换合成复合纳米微粒，二是在合成纳米微粒的过程中直接加入功能配体一步实现复合纳米微粒的合成；复合微粒合成时，有机配位分子和纳米微粒的质量比为0.5～50wt％，反应温度为室温～160℃，反应时间为2～24小时。

2、按照权利要求1表面功能化的复合荧光纳米微粒的制备方法，其特征是：功能配位分子是不带官能团的或是带有官能团的，功能配位分子为邻菲罗啉、5-氨基邻菲罗啉、5-硝基邻菲罗啉、5-磺酸基邻菲罗啉，8-羟基喹啉、5-磺酸基-8-羟基喹啉，5-醛基-8-羟基喹啉，5-硝基-8-羟基喹啉，5-氨基-8-羟基喹啉，5-氯苄基-8-羟基喹啉，5-甲基丙烯酰乙氧甲基-8-羟基喹啉、联吡啶、三联吡啶、联苯吡啶、10-羟基苯并喹啉及其衍生物、希夫碱及其衍生物；配位功能大分子是含有以上小分子配体的均聚物或共聚物，是5-甲基丙烯酰乙氧甲基-8-羟基喹啉的均聚物或其与甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酰胺，异丙基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、乙烯基吡啶、3-乙氧基硅丙基甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸环氧丙酯、甲基丙烯酰氯、甲基丙烯酸羟乙酯的共聚物；

本方法不仅限于ZnS、CdS、CdTe、CdSe、ZnTe、ZnO半导体纳米微粒的表面功能化，同时适用CdS/ZnS、CdSe/CdS、CdSe/ZnSe、CdS/HgS/CdS核壳纳米微粒或ZnS:Mn、ZnS:Cu、CdS:Mn、ZnTe:Mn离子掺杂纳米微粒、CdZnS、CdZnSe合金纳米微粒及含有金属离子的任何无机或有机纳米微粒。

3、按照权利要求1、2的方法制备的表面功能化的复合荧光纳米微粒。

4、按照权利要求1、2的方法所制备的功能性复合纳米微粒在生物荧光标记、光致发光和电致材料方面的应用。

5、纳米微粒/聚合物复合薄膜材料的制备方法，其特征是：

(1)制备表面功能化的复合荧光纳米微粒，方法同权利要求1、2；

(2)有机聚合物的选择与合成：

将(1)合成的复合纳米微粒与聚合物复合时，聚合物基材是各种聚丙烯酸酯和聚丙烯酰胺类聚合物、聚合物大单体、聚氨酯、聚氨酯齐聚物及有机-无机杂化基体材料；

(3)纳米微粒/聚合物复合薄膜材料的制备：

通过转移分散聚合法制备纳米微粒/聚合物复合薄膜，其中聚合物是(2)提到的聚合物材料，将这些聚合物与纳米微粒溶胶混合后直接涂膜，干燥即可得到复合材料薄膜；或是原位聚合形成，即聚合物单体先与纳米微粒溶胶混合后涂膜，再聚合形成聚合物/纳米微粒复合薄膜材料，后一种方法与多官能度的丙烯酸、甲基丙烯酸环氧丙酯、丙烯酸酯或聚氨酯齐聚物反应，将纳米微粒通过共价键固定在聚合物网络中，所形成的聚合物为交联形式；

复合纳米微粒在聚合物中的掺杂量为0～50wt％，采用旋涂、蘸涂或溶液浇铸方式成膜，固化工艺，采用紫外光引发聚合、偶氮二异丁腈或过氧化二苯甲酰引发自由基聚合或热聚合，或采用先紫外光聚合，后AIBN热引发聚合相结合的方法，紫外光聚合的时间为30秒～10分钟，AIBN引发聚合的温度在40～150℃，时间为3～24小时。

6、按照权利要求5的方法制备的纳米微粒/聚合物复合薄膜材料。

7、纳米微粒/聚合物复合体相材料的制备方法，其特征是：

(1)制备表面功能化的复合荧光纳米微粒，方法同权利要求1、2；

(2)有机聚合物单体的选择：

纳米微粒在聚合体系中的原位本体聚合反应阶段所用单体是丙烯酸酯类单体、丙烯酰胺类单体、苯乙烯或它们的组合物，其中以二甲基丙烯酰胺与苯乙烯的混合单体效果为最佳；

(3)纳米微粒/聚合物复合体相材料的制备：

单体采用自由基聚合时，引发剂是BPO、AIBN或其它油溶性的引发剂，用量是反应单体总重的0.2～1wt％，聚合过程为40～60℃，5～12小时，然后程序升温，每隔1小时升温10℃，最后在120～150℃热处理2～5小时；聚合体系采用紫外光固化时，光引发剂用量为0.5～5wt％，固化时间为1分钟～20分钟；最后在120～150℃热处理1～5小时，脱模得到透明聚合物纳米复合材料。