[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

说明书

技术领域

本发明涉及一种负载金属纳米微球，尤其涉及一种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的负载金属纳米微球，属于有机高分子材料领域。

背景技术

双亲性嵌段共聚物是指由亲水和疏水嵌段组成的共聚物，亲水嵌段通常为离子型聚合物，而疏水嵌段通常为长碳链骨架、聚酯类等非水溶性聚合物。这些双亲性嵌段共聚物，通过分子结构设计，可以在选择性溶剂中实现丰富的自组装形态，如球形、柱形、层状、囊泡状等各种形态，并且在可控性方面具有巨大优势。这些具有特殊形貌的有序聚集体可以作为先驱体应用于电子印刷、光电子、微电子、药物控释及金属催化等重要领域。

近年来，功能性新材料已成为科技发展重要方向，越来越多的研究者致力于基于嵌段共聚物的功能性纳米微球的研究。Cheng等(1、Zhu,J.T.et al.,Materials Chemistry and Physics101,56,2007.)制备了P4VP-b-PS-b-P4VP三嵌段共聚物，通过溶液自组装得到多种结构的纳米微球，并采用化学金属沉淀法成功得到负载金银的纳米微球；Liu等(2、G.J.Liu et al.Macromolecules.2001,34,8814-8817;3、G.J.Liu et al.Nano Letters.2001,1,683-687)制备了具有大量丙烯酸通道的嵌段共聚物微球，并在丙烯酸通道内原位还原得到负载钯纳米粒子的纳米微球；Higuchi等(4、T.Higuchi et al.Adv.Mater.2005,17,2062-2065;5、T.Higuchi et al.Soft Matter.2008,4,1302-1305)自组装得到一系列复杂结构的纳米微球，并用于负载金纳米粒子。

可控结构的无机纳米粒子团簇，尤其是多面体齐聚倍半硅氧烷（Polyhedral oligomeric silsesquioxanes，简称POSS）的出现为双亲性嵌段共聚物的制备和应用提供了一种新的途径。多面体齐聚倍半硅氧烷（POSS）是一种有机无机杂化结构，其典型分子式为(RSiO_1·5)_n（n≥4,R=H、烷基、芳基或有机官能基团），硅和氧构成其无机的结构中心，结构中心外围被有机取代基所包围。目前，关于多面体齐聚倍半硅氧烷（POSS）基双亲性嵌段共聚物的研究正不断涌现。

Ni等(6、Ni,C.H.et al.,J.Phys.Chem.C2010,114,13471–13476)等成功合成了POSS基星形嵌段共聚物，并通过溶液自组装获得了纳米微球。Zhang等(7、L.Zhang,et al.Macromol.Rapid.Commun.2009,30,1015-1020)在聚苯乙烯（PS）和聚乙二醇（PEG）两嵌段的接合处引入了悬挂式的POSS，并在水溶液中观察到其理想的囊泡形态。Zhang等（8、W.A.Zhang et al.Macromolecules.2009,42,2563-2569）合成了含POSS的RAFT（可逆加成断裂转移自由基聚合）大分子链转移剂，并引发丙烯酸叔丁酯（tBA）聚合，进一步酸解得到POSS为单远螯基团的双亲大分子，并对其自组装聚集体进行探究。目前，POSS基双亲性嵌段共聚物的研究已取得较大进展，但上述研究报道均未涉及一种多面体齐聚倍半硅氧烷（POSS）基双亲性嵌段共聚物在水中自组装制备而成的负载金属纳米微球。

发明内容

本发明旨在提供一种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。

本发明所涉及的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。上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，在水中易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，尤其是负载金的纳米微球。