[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

说明书

技术领域

本发明涉及纳米微粒的表面功能化及其透明聚合物纳米复合材料的制备方法。具体是指用含氮功能有机小分子或聚合物通过配体交换或直接原位修饰的方法对纳米微粒的表面进行功能化，以及通过溶液共混法和原位本体聚合法将功能化的纳米微粒与聚合物复合制备透明纳米复合材料。

背景技术

无机半导体纳米粒子的量子尺寸效应导致纳米材料不同于本体材料的化学、物理、光学和磁学等特性。特别是其发光性质强烈地依赖于微粒的尺寸大小，这就为调控无机半导体微粒发光性质提供了有效途径。半导体粒子的发光性质还受其掺杂态和表面态性质的影响。当前，这些功能性半导体纳米微粒的研究主要集中在继续探索各种合成方法以改善其发光质量和对其形态控制，同时探索其在光、电器件构造方面的应用。通过表面工程实现功能分子对纳米微粒的功能化，从而对微粒的光学性质进行调控是当前这一领域发展的重要方向之一。这种方法可集小分子和荧光纳米粒子的功能于一体，为新型功能纳米微粒的构筑提供新途径。这方面的研究国内外大都集中在同生物分子的相互作用的研究上，仅有为数不多的报导涉及光性质调控方面的研究(J.Am.Chem.Soc.，2006，128，9288；J.Am.Chem.Soc.，2003，125，7174；Chem.Phys.Lett.，2005，413，311；Chem.Mater.，2006，18，1275)。然而，一些具有重要光电应用的含氮杂环功能性小分子配体对半导体纳米粒子的功能化研究目前还鲜有报导。如邻菲罗啉和8-羟基喹啉及其衍生物作为重要的功能小分子配体，与金属离子具有较强的配位能力，在光电器件的构筑上都具有重要的应用。将这样的功能分子通过配位作用修饰到半导体纳米微粒表面，利用其与微粒表面的原子配位形成配合物，从而在微粒表面实现二次发光，就可望实现二者发光性质的协同作用。最终，通过这样一种简单而方便的方法可构造具有独特光学性质的复合纳米微粒。同时，为实现这些功能纳米微粒的进一步应用，通过各种先进的复合与组装技术将其引入聚合物中形成纳米复合材料也是同样重要的，但纳米微粒的小尺寸效应和高比表面将导致纳米微粒易团聚，致使最终得到的复合材料不透明、光物理性质下降(Adv.Mater.，2006，18，1188；Macromolecules，2007，40，1089；J.Colloid Interf.Sci.，2008，323，84)。因此如何改善纳米微粒与聚合物间的相容性，避免相分离也是当前功能性聚合物纳米复合材料研究领域一直要解决的关键问题。

发明内容

本发明的目的是提供一类新型含氮小分子功能化的无机纳米微粒及其透明聚合物纳米复合荧光材料的制备新方法，即通过纳米微粒原位生成配位或后配体交换法将功能有机小分子或聚合物链通过配位作用接枝到纳米微粒的表面构筑复合荧光纳米微粒，其关键是这些功能分子对复合荧光纳米微粒的发光性实现了调控。再通过溶液共混法和原位本体聚合法分别制备功能性纳米微粒/聚合物透明薄膜与体相光学材料。这类聚合物材料的光学性质均一、稳定，纳米微粒与聚合物之间可以共价键的形式存在，材料有较好的稳定性。

本发明包括以下三个步骤：

1.表面功能化荧光纳米微粒的制备；

2.有机聚合物单体及聚合物的选择与合成；

3.复合荧光纳米微粒/聚合物透明纳米复合材料的制备。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一、合成表面功能化的复合荧光纳米微粒：