[发明专利]一种有机无机纳米球壳结构复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机无机纳米球壳结构复合材料的制备方法，尤其是涉及一种纳米聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)球芯包覆银膜的制备方法。

背景技术

有机无机纳米球壳结构复合材料是一种构造新颖、由一种纳米材料通过化学键或其他作用力将另一种纳米材料包覆起来而形成的纳米尺度的有序组装结构，是高层次的复合纳米结构。有机无机纳米球壳结构复合材料具有良好的光学、化学、电学、催化、磁学等性质(S.J.Oldenburg，R.D.Averitt，S.L Westcott，N.J.Halas，Chem.Phys.Lett.1998，288，243；C.Graf，A.van Blaaderen，Langmuir，2002，18，524)，因此其在新型催化剂、防止团聚、增强光致发光性能、光子晶体、传感器和药物释放等方面有着广泛的应用前景。Dong等人(A.G.Dong，Y. J.Wang，Y.Tang，N.Ren，W.L.Yang，Z.Gao，Chem.Commun.2002，350)利用层-层技术制备了银包覆聚苯乙烯纳米粒子，该方法制备的粒子较大，在微米级范围，且处理方法较复杂。Wang等人(Limei Wang，Dajun Chen.2004，33，1010)利用一步法制备了纳米银/聚甲基丙烯酸甲酯核壳复合粒子，该方法存在包覆不均且分散性不好等缺点。

发明内容

本发明的目的旨在提供一种具有核壳结构的有机无机纳米球壳结构复合材料的制备方法。

本发明的技术方案是以纳米级的胶体球为内核，通过化学键使无机金属包覆在有机纳米球的表面，从而获得具有核壳结构的有机无机纳米球壳结构复合材料。

本发明的具体步骤如下：

1)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米球的制备：在搅拌、氮气保护、冷凝回流、加热至70～90℃的条件下，向反应器皿中加入H₂O、0.14～0.75mol/L甲基丙烯酸甲酯(MMA)、0.5～10mmol/L过硫酸钾(K₂S₂O₈)，反应后降至室温，对乳液进行离心，清洗后分散于水中，得聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米球；

2)γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MATS)对聚甲基丙烯酸甲酯纳米球的修饰：将聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)纳米球用水稀释后置于反应器皿中，通氮气，接冷凝管，搅拌，反应，加入9～14mmol/Lγ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(MATS)，混合均匀后，加入0.5～10mmol/L K₂S₂O₈聚合后，降至室温，对乳液进行离心，清洗后分散于水中；

3)γ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)对用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷修饰过的聚甲基丙烯酸甲酯纳米球的修饰：将步骤2处理过的聚甲基丙烯酸甲酯纳米球置于反应器皿中，通入氮气，然后加入13～26mmol/Lγ-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)，在室温下持续反应后，对乳液进行离心，清洗后分散于水中；

4)聚甲基丙烯酸甲酯/银(Ag)纳米球壳粒子的制备：将步骤3处理过的聚甲基丙烯酸甲酯纳米球，加入银氨溶液和0.1～0.4mmol/L十二烷基硫酸钠(SDS)，在室温下搅拌均匀，升温至50～80℃后，再加入1～4mmol/L葡萄糖，氧化还原反应充分后，即得到有机无机纳米球壳结构复合材料的目标产物。

在有机物PMMA纳米球的表面包覆上一层无机物纳米Ag，即PMMA/Ag纳米球壳粒子。

在步骤1)中，向反应器皿中加入H₂O、0.14～0.75mol/L甲基丙烯酸甲酯(MMA)、0.5～10mmol/L过硫酸钾(K₂S₂O₈)后的反应时间最好为4～6h。

在步骤2)中，搅拌后的反应温度最好为70～90℃；加入0.5～10mmol/L K₂S₂O₈聚合的时间最好为4～7h。

在步骤3)中，在室温下持续反应的时间最好为24～72h。

在步骤4)中，所述的银氨溶液为25～39mmol/LNH₃和2～4mmol/LAg⁺的混合溶液。