[发明专利]多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球及其制备方法

权利要求书

1.一种多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球,采用多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性嵌段共聚物，在水中自组装，并原位还原金属离子制备而成，所述多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性嵌段共聚物是以聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS为第一嵌段、聚4-乙烯基吡啶为第二嵌段的聚合物；多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性嵌段共聚物具有双亲性，在水中自组装形成纳米微球，该聚合物微球上的聚4-乙烯基吡啶组分为金属离子提供络合点，通过原位化学还原法得到负载金属的纳米微球。

2.一种多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球的制备方法，其特征在于采用可逆加成断裂转移自由基聚合（RAFT）法，以甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS为第一单体、4-乙烯基吡啶为第二单体，制备多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性嵌段共聚物，将制备得多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性嵌段共聚物溶解于挥发性共溶剂中，滴加选择性溶剂，敞口挥发得到分散于溶液中的纳米微球，进而采用原位化学还原法制备得到多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球；

其中，所述甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS（MAiBuPOSS），其结构式如下：

其中，R为-iBu，异丁基；

所述4-乙烯基吡啶（4VP），其结构式如下：

3.根据权利要求2所述的一种多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球的制备方法，其特征在于所述引发剂为偶氮二异丁腈（AIBN），链转移剂采用二硫代苯甲酸枯基酯（CDB），其结构式如下：

4.根据权利要求2所述的一种多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球的制备方法，其特征在于所述多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性嵌段共聚物为以聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS为第一嵌段、聚4-乙烯基吡啶为第二嵌段的双亲性两嵌段共聚物，即聚甲基丙烯酰氧丙基异丁基多面体齐聚倍半硅氧烷-b-聚4-乙烯基吡啶（PMAiBuPOSS-b-P4VP），共聚物分子量M_n为20000～100000，分散指数PDI=M_n/M_w=1.1～1.5，其中M_w代表重均分子量，M_n代表数均分子量。

5.根据权利要求2所述的一种多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球的制备方法，其特征在于所述4-乙烯基吡啶为纳米微球提供络合位点，金属离子为金离子（Au³⁺），由氯金酸提供，其分子式为HAuCl₄。

6.根据权利要求2所述的一种多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球的制备方法，其特征在于所述方法的具体步骤详述如下：

1)将甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS单体（MAiBuPOSS）、链转移剂和引发剂按计量配置于溶剂中，将溶液置于反应器中用液氮冻融脱气三至五次后充入氩气保护反应，反应结束后用液氮冷冻停止反应，加入溶剂稀释并用以甲醇和乙酸乙酯（8∶1）混合液为沉淀剂沉淀，反复沉淀至无单体存在为止，干燥得到粉色PMAiBuPOSS；

2)将步骤1）所得PMAiBuPOSS与4-乙烯基吡啶（4VP）和引发剂按计量配置于溶剂中，将溶液置于反应器中用液氮冻融脱气三至五次后充入氩气保护反应，反应结束后用液氮冷冻停止反应，加入溶剂稀释并用甲醇沉淀，反复沉淀至无PMAiBuPOSS及单体存在为止，干燥得到多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性嵌段共聚物，即PMAiBuPOSS-b-P4VP；

3)将步骤2）所得多面体齐聚倍半硅氧烷基双亲性嵌段共聚物溶解于挥发性共溶剂中，再加入选择性溶剂，敞口置于常温下，待共溶剂完全挥发，得到分散于溶液中的纳米微球；

4)向步骤3）所得分散有纳米微球的溶液中滴加一定剂量的氯金酸（HAuCl₄），浸泡2～4h后，加入过量还原剂，待反应进行一段时间后得到多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球。

7.根据权利要求6所述的一种多面体齐聚倍半硅氧烷基负载金属纳米微球的制备方法，其特征在于所述在步骤1）中，所述甲基丙烯酰氧丙基异丁基POSS单体浓度范围为0.3～1.0mol/L，POSS单体与链转移剂的摩尔比的范围为2～50，链转移剂与引发剂的摩尔比为2～20，所述反应的温度可为40～80℃，反应时间可为48h。