[发明专利]聚合诱导自组装制备催化纳米微球的方法

说明书

本发明公开了一种聚合诱导自组装制备催化纳米微球的方法，包括如下步骤：1)、亲水性的RAFT聚合大分子链转移试剂的制备：利用RAFT聚合链转移试剂、亲水性大分子聚合物、二环己基碳二亚胺和4‑二甲氨基吡制备而得；2)、小分子单体的制备：利用2‑(甲基‑4‑吡啶基)‑乙醇、三乙胺、丙烯酰氯制备而得；3)、催化纳米微球的制备：利用亲水性大分子的链转移试剂、2,2‑偶氮二(2‑甲基丙基咪)二盐酸盐、小分子单体、疏水性单体等制备而得。本发明利用该催化纳米微球作为催化纳米反应器，能实现水相高效有机催化反应。

技术领域

本发明属于有机高分子材料领域，具体涉及一种聚合诱导自组装制备催化纳米微球的方法。

背景技术

提高催化剂的催化活性和催化选择性一直是化学界关注的一个重要方面。在自然界中，化学反应的进行通常是在几个纳米的酶空间中完成的。受到大自然的启发，化学家们设计构建各种类型的纳米反应器，利用纳米反应器的小尺寸效应、表面效应、约束效应和协同效应等，实现在化学催化反应中高效、高选择性的目的。同时纳米反应器的制备对改善单体催化剂的环境毒性以及在其回收利用方面具有重要意义。

嵌段共聚物的自组装行为是高分子领域的研究热点，通过嵌段共聚物自组装制备纳米微球一般在10～1000nm之间；可极大地增大材料的物理、化学、生物等性能，在催化等领域应用价值巨大。但传统的自组装方法制备的纳米微球具有步骤繁琐、形貌单一、重复性差、产量低和固含量低等缺点，这在一定的程度上阻碍了工业上的大规模生产。

聚合诱导自组装的方法简便，可合成球形、囊泡、柱状等多种结构的聚合物纳米材料，且可实现高固含量生产。通过聚合诱导自组装法制备催化纳米微球具有众多优点：制备方法简单，通过亲水性大分子链转移试剂、疏水单体、催化功能性单体一步构建催化纳米微球，从而制得催化纳米反应器；可直接用水作溶剂，制备得到水相纳米微球，并应用于水相催化反应，符合绿色化学要求；通过控制单体的浓度及亲疏水链段的长度比例，而构建不同形貌的纳米微球；利用该方法含固量高的特点，可以在工业生产中规模应用。

目前现有的聚合诱导自组装法制备催化纳米微球的技术多用于研究纳米粒子的形貌特征或是制备蛋白质纳米粒子。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种通过聚合诱导自组装法制备催化纳米微球的方法。为了解决上述技术问题，本发明提供一种聚合诱导自组装制备催化纳米微球的方法，包括如下步骤：

1)、亲水性的RAFT聚合大分子链转移试剂的制备：

将RAFT聚合链转移试剂、亲水性大分子聚合物(分子量为1000～5000)溶解到无水四氢呋喃(THF)中，在冰浴条件下，滴加二环己基碳二亚胺(DCC)和4-二甲氨基吡(DMAP)的无水四氢呋喃溶液，于室温酯化反应4～48h；

RAFT聚合链转移试剂、亲水性大分子聚合物、二环己基碳二亚胺(DCC)、4-二甲氨基吡(DMAP)的摩尔比为1：0.5～3.5：1～1.5：0.1～0.2；

反应产物用乙醚(冷乙醚)沉淀，得粗产品；

粗产品纯化(利用柱色谱纯化)，真空干燥，得到亲水性RAFT聚合大分子链转移试剂；

2)、小分子单体(含DMAP类似物的小分子单体)的制备：

在氮气保护和冰浴条件下，向2-(甲基-4-吡啶基)-乙醇滴加丙烯酰氯和三乙胺的二氯甲烷溶液，然后继续在氮气保护和室温下反应2～12h；

2-(甲基-4-吡啶基)-乙醇、三乙胺、丙烯酰氯的摩尔比为1：1.5～3：1.1～4；

将所得的反应液倒入氢氧化钠溶液(氢氧化钠的质量浓度约为25％)中，分别得有机相和水相，水相用氯仿萃取，将萃取层与有机相合并后浓缩、再纯化(利用柱色谱纯化)，得到小分子单体(含DMAP类似物的小分子单体)；