[发明专利]一种稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球的制备方法

说明书

本发明公开了一种稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球的制备方法。本发明采用层层所自组装策略提高聚苯乙烯微球表面的羧基含量和粗糙度，使稀土离子和表面大量的羧基通过配位键相连，从而提高稀土纳米粒子的包覆率，使得稀土纳米粒子的包覆率为85‑95％，从而成功制备出高包覆率的稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球，同时本申请制备成本低，工艺简单，具有广阔的工业化应用前景。

技术领域

本发明属于无机/高分子复合材料制备技术领域，具体涉及一种稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球材料的制备方法。

背景技术

稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球材料是一种重要的功能材料，由于其具有特殊的光学性质，近年来它在很多领域发现了广泛的用途，如：材料科学，医学成像，疾病诊断，生物分子检测等。目前，常见的制备方法是首先分别合成稀土纳米粒子和聚苯乙烯微球，然后对它们的表面进行功能化修饰，再通过层层自组装和点击化学等策略将粒子与聚苯乙烯微球复合。

但是目前的制备方法，由于稀土纳米粒子在繁琐的修饰和复合过程中易团聚，导致纳米粒子的包覆率较低，并且荧光强度衰减，无法达到某些行业应用的要求。

发明内容

针对上述现有技术的不足，发明人经长期的技术与实践探索，采用层层所自组装策略提高聚苯乙烯微球表面的羧基含量和粗糙度，使稀土离子和表面大量的羧基通过配位键相连，从而提高稀土纳米粒子的包覆率，从而成功制备出高包覆率的稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球，同时本申请制备成本低，工艺简单，具有广阔的工业化应用前景。

本发明的目的之一在于提供一种稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球的制备方法。

本发明的目的之二在于提供上述制备方法得到的稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球。

本发明的目的之三在于提供上述稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球的应用。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明的第一个方面，提供了一种稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球的制备方法，所述方法包括：

S1.聚苯乙烯微球合成：将聚乙烯吡咯烷酮溶于苯乙烯与乙醇I的混合溶液中，向其中加入表面活性剂、偶氮二异丁腈，在惰性气体氛围下，加热反应一段时间后，向其中加入甲基丙烯酸和乙醇II的混合溶液，继续加热反应得乳白色溶液；

S2.聚苯乙烯微球表面的修饰：步骤S1.乳白色溶液经纯化后得聚苯乙烯固体，将所述聚苯乙烯固体分散于乙醇中，向其中加入聚乙烯亚胺搅拌，经纯化后将固体分散于水中，向其中加入多羧基有机酸，搅拌纯化后得表面修饰羧基的聚苯乙烯固体微球；

S3.稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球的合成：将稀土盐水溶液缓慢加入含有步骤S2.制得的表面修饰羧基的聚苯乙烯固体微球的水溶液中，加热搅拌纯化后将所得固体重新分散于水中，向其中缓慢加入碱金属盐水溶液，继续加热搅拌一段时间后纯化得稀土纳米粒子/聚苯乙烯复合微球。

进一步的，所述步骤S1.中，

所述乙醇I和乙醇II均为无水乙醇；

所述表面活性剂为曲拉通；进一步优选为曲拉通X-305；

所述苯乙烯、无水乙醇I、聚乙烯吡咯烷酮、偶氮二异丁腈、甲基丙烯酸和的无水乙醇II质量比为6：34：1：0.2-0.3：0.12-0.24：16；优选的，所述质量比为6：34：1：0.25：0.12-0.24：16；其中，聚乙烯吡咯烷酮分子量优选为55000；

加入甲基丙烯酸和乙醇II之前，加热反应温度为70℃，反应时间为2-4h，加入甲基丙烯酸和乙醇II之后，加热反应温度为70℃，反应时间20-22h；

进一步，所述步骤S2.中，

聚苯乙烯固体和聚乙烯亚胺的质量比为5-10：1；