[发明专利]一种聚多巴胺/聚丙烯酸负载纳米银复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种聚多巴胺/聚丙烯酸负载纳米银复合材料的制备方法，该方法以聚多巴胺微球为核，采用种子乳液聚合法合成聚多巴胺/聚丙烯酸复合微球，然后利用聚多巴胺的还原性原位还原银氨溶液，制备成聚多巴胺/聚丙烯酸负载纳米银复合材料。本发明操作简单、反应条件温和，壳层三维网状结构聚丙烯酸中大量的羧基基团对银纳米粒子有较强的键合作用和高分子网链的限域作用，不仅可以稳定纳米银粒子，还可以控制纳米银粒子的粒径，使制备得到的复合材料中纳米银粒子分散性好、尺寸均一，同时所得复合材料还具有pH敏感性。

技术领域

本发明属于银纳米复合材料的制备技术领域，具体涉及一种聚多巴胺/聚丙烯酸负载纳米银复合材料的制备方法。

背景技术

聚多巴胺(PDA)因其良好的亲水性、粘附性、稳定性及生物相容性，而被广泛应用于生物、医药和化学等领域。聚多巴胺结构中具有丰富的酚羟基和含氮基团，对金属离子(如：金、银、钯等)有强吸附作用，在金属纳米粒子的合成过程中起稳定作用。同时，聚多巴胺表面含有的大量活性基团(氨基、酚羟基)也使其本身具有还原作用，可以将金属离子原位还原，例如：Hongbo Zeng等(ACS Appl.Mater.Interfaces,2014,6(11),8845-8852)首先将聚多巴胺吸附在Fe₃O₄微球表面，在常温下再利用聚多巴胺的还原性将银氨离子原位还原12小时后得到PDA/Ag复合材料，得到的Ag纳米粒子粒径约为25nm,分布比较均匀且负载量较少；Ziwei Deng等(Mater.Sci.Eng.,C,2015,55,155–165)在冰浴条件下利用聚多巴胺的还原性将银氨离子原位还原得到PDA/Ag复合材料，制备得到的银纳米粒子负载量多，但其分散性不太好，聚集使其粒径不均一；Arup Kumer Roy等(Nanotechnology,2015,26(10),105601)在氮化硼纳米片表面包覆聚多巴胺，利用聚多巴胺的还原性将四氯合金酸溶液还原成金纳米粒子，其粒径较小，约为5-12nm，然而合成的复合材料单分散性不太好，部分区域发生聚集；Mingyang Wang等(Catal.Sci.Technol.,2016,6(6),1764–1771)以丙酮为溶剂，在高温条件下，利用聚多巴胺的还原性将醋酸钯溶液还原为钯纳米粒子；Kai LoonChen等(Environ.Sci.Technol.Lett.2015,2(3),59-65)利用聚多巴胺原位还原硝酸银溶液，合成PDA-Ag复合材料，但由于反应速率快，对银纳米粒子控制性不好，其还原得到的纳米粒子尺寸不均一，单分散性差，限制了其在催化、传感等方面的应用。

综上所述，直接利用PDA的还原性还原硝酸银溶液或银氨溶液，在室温下或冰浴条件下合成银纳米粒子或其他金属纳米粒子，得到的复合材料中金属纳米粒子的分散性不好且尺寸不均一。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中直接以聚多巴胺为还原剂制备的纳米银粒子分散性不好且尺寸不均一的问题，提供一种通过具有三维网状结构的聚丙烯酸控制聚多巴胺还原速率，制备纳米银分散性好、尺寸均一且具有pH敏感性的聚多巴胺/聚丙烯酸负载纳米银复合材料的方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、制备聚多巴胺/聚丙烯酸核-壳型复合微球

将粒径为150～250nm的聚多巴胺微球超声分散于二次蒸馏水中，得到聚多巴胺微球分散液；将新鲜配制的0.3～0.5mol/L的NaOH水溶液与丙烯酸混合，并加入N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，待N,N’-亚甲基双丙烯酰胺完全溶解后，将所得溶液加入到聚多巴胺微球分散液中，在氮气保护下加热至70℃，然后加入1mol/L的过硫酸铵水溶液，恒温聚合反应4小时，反应结束后，用无水乙醇和蒸馏水交替离心洗涤、真空干燥，得到聚多巴胺/聚丙烯酸核-壳型复合微球。

2、制备聚多巴胺/聚丙烯酸负载纳米银复合材料