[发明专利]一种核壳结构金纳米粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料技术领域，尤其涉及一种核壳结构金纳米粒子及其制备方法。

背景技术

核壳材料一般由中心的核以及包覆在外部的壳组成。通过核-壳复合手段，一方面可以使原本不稳定或不太稳定的核稳定化，另一方面还可以获得核和壳材料本身不具备的功能和特性，或者可以获得新的物质存在形态。

近些年，核壳结构的金纳米粒子因其在光电，生物医疗，智能传感等方面的潜在应用而受到广泛关注。核壳结构金纳米粒子分为有机小分子单层保护的金纳米粒子和聚合物保护的金纳米粒子，相比于前者，聚合物保护的金纳米粒子有更多的优势，如：高分子配体能够赋予金纳米粒子很好的稳定性，可加工性，生物相容及环境响应性。

通常，制备聚合物保护的金纳米粒子主要有两种方法，即“graft from”和“graft to”。“graft from”主要是通过表面引发聚合的方法使单体在金粒子的表面聚合增长，如Li等人通过“graft from”的方法得到了温度响应性的核壳结构金纳米粒子，但是该方法不仅需要合成用于与纳米粒子进行配体交换同时又能作为引发聚合的引发剂，而且还需要使用高毒性的配体和催化剂，聚合过程本身也比较繁琐。“graft to”主要是将高分子直接键合到金纳米粒子表面，如Tenhu等人通过“graft to”的方法原位制备得到温度响应性的核壳结构金纳米粒子，其制备过程简单，同时又可以按照预期控制聚合物的分子量，但是原位还原不能很好地控制纳米粒子的尺寸，所得到的金纳米粒子尺寸分布比较宽。

目前Zhu等人针对Tenhu等人的制备方法进行了改进，利用“graft to”的方法，通过将末端带有巯基的温度响应性的聚合物与预先合成好的金纳米粒子进行配体交换得到温度响应性的核壳结构金纳米粒子，克服了原位制备方法的缺点，但是，由于该方法仅仅通过均聚的聚合物(PNIPAM)保护金纳米粒子，没有其他的稳定性因素，从而制备的核壳结构金纳米粒子在相对较高的温度条件下容易发生聚集，稳定性和溶解性较差。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种核壳结构金纳米粒子及其制备方法，该方法制备的核壳结构金纳米粒子具有温度响应性的同时也具有良好稳定性和溶解性。

本发明提供了一种核壳结构金纳米粒子，由内核和外壳组成，所述内核为金纳米粒子，外壳为聚(乙二醇-嵌段-N-异丙基丙烯酰胺)共聚物。

本发明提供了一种核壳结构金纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：

A)将末端带有双硫酯基的聚(乙二醇-嵌段-N-异丙基丙烯酰胺)共聚物与胺解试剂进行胺解反应，得到单巯基封端的聚(乙二醇-嵌段-N-异丙基丙烯酰)段共聚物；

B)将所述单巯基封端的聚(乙二醇-嵌段-N-异丙基丙烯酰胺)共聚物与以柠檬酸钠为配体的金纳米粒子进行配体交换反应，得到核壳结构金纳米粒子。

优选的，所述末端带有双硫酯基的聚(乙二醇-嵌段-N-异丙基丙烯酰胺)共聚物按照如下方法制备：

S1)将单甲基封端的聚乙二醇与顺丁烯二酸酐进行加成反应，得到加成产物；

S2)将所述加成产物与二硫代苯甲酸反应，得到基于单甲基封端的聚乙二醇的大分子链转移剂；

S3)将所述基于单甲基封端的聚乙二醇的大分子链转移剂、偶氮二异丁腈和N-异丙基丙烯酰胺反应，得到末端带有双硫酯基的聚(乙二醇-嵌段-N-异丙基丙烯酰胺)共聚物。

优选的，所述步骤S3反应温度条件为60～80℃。

优选的，所述步骤A中胺解试剂为短链脂肪族胺基烷烃。

优选的，所述短链脂肪族胺基烷烃为乙胺，丙胺，异丙胺和叔丁胺中的一种或几种。

优选的，所述步骤A中胺解反应以四氢呋喃(THF)，二甲基甲酰胺(DMF)或二氯甲烷为反应溶剂。

优选的，所述胺解反应和配体交换反应分别在无氧条件下进行。

优选的，所述胺解反应的反应时间为20～30h。

优选的，所述步骤B中配体交换反应的反应时间为60～80h。