[发明专利]一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法

说明书

本发明公开了一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法，属于半导体聚合物纳米材料技术领域。该方法包括以下步骤：配制oxe‑PFO半导体聚合物和聚苯乙烯马来酸酐的四氢呋喃混合溶液；在剧烈超声震荡条件下，将混合溶液快速注入到曲拉通X‑100水溶液中反应；在氮气的保护下除去四氢呋喃，得到多形态各向异性半导体聚合物纳米结构；多形态包括椭圆形、三角形或线形中的任意一种；混合溶液与曲拉通X‑100水溶液的体积比为1‑4:10。本发明过改变聚合物浓度和与表面活性剂的体积比，从而对半导体聚合物纳米结构进行自主装多级结构调控；制备的纳米结构稳定且坚固。对进一步探索半导体聚合物纳米结构具有启发意义。

技术领域

本发明涉及半导体聚合物纳米材料技术领域，具体涉及一种多形 态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法。

背景技术

纳米材料自组装是材料和化学科学的发展前沿，也是构筑各类新 型功能性纳米材料的摇篮。多级结构纳米组装体可以在各种应用中展 现出其独特的集体性质，而这些特性是单个纳米粒子难以实现的。近 年来，人们对纳米颗粒形态精确控制的兴趣与日俱增，因为这有助于 发展新颖的功能性、多样性、响应性的智能胶体组装体。在过去的几 十年中，科学家们广泛的研究了半导体纳米晶体，磁性纳米粒子，和 金属纳米棒等无机材料的自组装行为，并构建了各式各样的形貌与多 级纳米结构。另一方面，嵌段共聚物、树枝状聚合物和多肽等柔性材 料的自组装行为也有广泛报道。柔性聚合物可以自组装成囊泡、椭圆体、线和管等微米结构和纳米结构，并在药物输送、纳米反应器、组 织工程和治疗诊断学中得到广泛应用。

构筑共轭纳米结构并控制其自组装是分子、超分子和有机电子学 领域的关键问题。然而，由于半导体聚合物具有刚性疏水主链骨架， 其自组装是极具挑战性的。在这方面，以往的研究主要集中在聚噻吩 基嵌段聚合物上，并通过自组装获得了一些复杂结构，如纳米星、纳 米粒子束、分离和支化的纳米纤维。鉴于存在大量的各种类型半导体 聚合物，因此迫切需要开发不同半导体聚合物的复杂纳米结构，并进 一步探索它们的光物理特性。

半导体聚合物纳米粒子(SPNs)已被证明是生物医学和光电子学 极具潜力的光电材料。制备半导体聚合物纳米粒子的典型方法包括在 水溶液中的聚合物再沉淀法和通过单体聚合的直接合成法。由于半导 体聚合物纳米粒子是无定形的，没有优选的形状，大多数方法都会产 生球形纳米颗粒，只有极少数例外。最近，Mecking小组报告了通过 直接合成法制备的椭圆体半导体聚合物纳米颗粒，椭圆体半导体聚合 物纳米颗粒的尺寸在50-180nm范围内，且形状分布均匀，特别适合 用于构建定向特性的光电器件。该方法尽管已经取得了一定进步，但 对于更小尺寸的半导体聚合物纳米颗粒，由于更高的比表面积和更的小表面张力，导致半导体聚合物在制备过程中更趋向与形成完全球形 的形态。尽管诸如光刻和薄膜拉伸等物理方法也可以产生各向异性纳 米结构，但对于生物医学应用来说，湿化学方法更具优势。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供了一种多形态各向异性半导 体聚合物纳米结构的制备方法；通过简单的一步制备方法，用于将半 导体聚合物组装成复杂的纳米结构，包括纳米球、纳米椭圆体、三角 形纳米环和纳米线。将半导体聚合物的四氢呋喃溶液与水快速混合会 产生单分散的球形纳米颗粒。通过在制备过程中的水中添加曲拉通 X-100(TritonX-100)，获得了椭圆形半导体聚合物纳米颗粒，其随后 可以逐步自组装成纳米三角环和纳米线。

本发明提供的一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制 备方法，包括以下步骤：配制oxe-PFO半导体聚合物浓度为100-300 μg/mL和聚苯乙烯马来酸酐浓度为20-60μg/mL的四氢呋喃混合溶 液；然后，在剧烈超声震荡条件下(超声频率：40kHz，超声功率≥ 130W)，将混合溶液快速注入到曲拉通X-100水溶液中，并继续超 声反应；在氮气的保护下除去四氢呋喃，得到多形态各向异性半导体 聚合物纳米结构；所述多形态包括椭圆形(椭球体)、三角形(三角 环)或线形中的任意一种；所述混合溶液与曲拉通X-100水溶液的体 积比为1:4-10。