[发明专利]一维纳米颗粒聚合链及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米材料改性领域，涉及一种纳米颗粒与聚合链段交替排列的线型杂化链。

背景技术

与传统的纳米颗粒相比，一维结构纳米粒子具有特异的物理、化学性质，因此在纳米器件领域中具有潜在的应用价值。

对于一维微纳结构材料的制备，人们已经研制出许多比较成熟的方法：微孔氧化铝模板方法，该方法可用来沉积Fe、Co、Ni纳米线、纳米点，可以通过该方法设计金属线上的磁性纳米镶嵌结构；生物模板的方法，如病毒、受体、趋磁菌等，同样可以用来制备磁性的一维纳米结构；胶体颗粒自组装法，该方法也可形成一维纳米结构聚合链，颗粒之间相互键接成链有各种各样的方式，配体之间的化学交联或者物理吸附，胶体之间外域引入吸引，定向吸附，纳米晶体的熔融等，但该种方法制备的纳米线的柔性较差。

利用小分子连接同种纳米颗粒成聚合线型聚合链是非常有效的。如Irshad Hussain等人将纳米金颗粒用1,9-壬二硫醇分子连接起来，研究发现，调节硫醇与纳米金的摩尔比可控制形成二聚体、低聚体和纳米颗粒线型聚合链。Kun Liu等人以苯乙烯为单体、硫醇为封端剂，纳米金颗粒逐步聚合成线型聚合链，随着反应时间的增加，链长逐渐增加，PDI减小。Gretchen A.DeVries等人以含巯基的小分子配体，制备含有两个缺陷点的微波状的纳米金颗粒，再以MUA和DAH为化学配体，以两个缺陷点为反应点，将金纳米颗粒连接成线型聚合线型聚合链。

如上所述一维结构的纳米颗粒定量聚合链的制备还面临许多的问题，国内外关于纳米颗粒聚合线型聚合链的合成的研究还存在许多的空间。目前人们主要合成的都是一种纳米颗粒的聚合线型聚合链，纳米颗粒之间的连接方式一般为：等离子效应的相互吸引，小分子的配位作用，熔融自组装。合成的聚合线型聚合链长分布不均匀，柔性小或者没有柔性，纳米颗粒间距较小且稳定性差，纳米颗粒种类单一等。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种一维纳米颗粒聚合链及其制备方法，该聚合链上的纳米颗粒之间的高分子聚合物链长分布均匀并且可控，使得纳米颗粒之间间距可控，同时该链上可以交替排列两种不同的纳米颗粒。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一维纳米颗粒聚合链，所述一维纳米颗粒聚合链含有式Ⅰ所示的交替结构单元，

其中，A、B为功能性纳米颗粒，分别为二氧化硅、二氧化钛、四氧化三铁、氧化锌、氧化铝、氧化镁、氮化铝、氮化硅、氮化硼纳米颗粒中的一种，所述功能性纳米颗粒的粒径为15～20nm；

R₁为H或CH₃中的一种；

R₂为苯基或-COOR₃中的一种，所述R₃选自以下基团：

①、碳原子数为1～15的链烷基、碳原子数为3～15的环烷基，

②、上述①中所述的基团中的一个或多个-CH₂-被-COO-、-OOC-、环丙烷、环丁烷、环戊烷、-O-、-S-取代所形成的氧原子不直接相连的基团；

m、n分别为50～500。

本发明的进一步改进在于：所述一维纳米颗粒聚合链含有的交替结构单元如式Ⅰ-1～Ⅰ-3所示，

其中，R₃选自碳原子数为1～15的链烷基、碳原子数为3～15的环烷基。

本发明同时公开了所述的一维纳米颗粒聚合链的制备方法，包括如下步骤，

1)纳米颗粒A表面化学修饰：在纳米颗粒A表面接枝高分子聚合物P，控制高分子聚合物链段的数量和长度，并在聚合物末端引入活性官能团-N₃，得到表面接枝末端叠氮基聚合物的纳米颗粒A-P-N₃；

2)纳米颗粒B表面化学修饰：在纳米颗粒B表面引入活性官能团-C≡CH，控制官能团的数量，得到表面修饰炔氢基团的纳米颗粒B-C≡CH；

3)纳米颗粒A表面的活性官能团-N₃与纳米颗粒B表面的活性官能团-C≡CH之间发生点击化学反应，生成交替结构单元为[P-A-P-B]的纳米颗粒聚合链。

本发明的进一步改进在于：所述步骤1)具体为，