[发明专利]一种基于金纳米粒子的温度敏感性纳米反应器的制备方法

说明书

本发明涉及一种基于金纳米粒子的温度敏感性纳米反应器的制备方法，属于新型纳米材料技术领域。实验以小粒径二氧化硅微球为核，PMBA为中间层，随后将金纳米粒子稳定在PMBA层中，最后再在最外层包裹一层对温度敏感的PNIPAM层，即可得到具有温度响应性的纳米反应器。所得纳米反应器的尺寸大小在144～184nm可控，均匀性良好。该发明具有操作方法简单易行、单分散性良好、稳定性高、可回收利用等优点。本发明制得的纳米反应器可以作为催化剂应用在催化领域，而且在色谱柱分离、环境修复及生物检测等领域具有很好的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种基于金纳米粒子的温度敏感性纳米反应器的制备方法，尤其是尺寸大小及形貌可控，属于新型纳米材料技术领域。

背景技术

金属纳米粒子由于其在光学、电子学、生物医学、药物释放等领域的广泛应用，引起了科学家们的广泛关注。尤其是金纳米粒子，由于其卓越的物理、化学及生物性能，被广泛应用在环境治理、催化、生物传感等领域。

然而，单独的金纳米粒子极易团聚，会对其优异的性能造成较大的影响，因而如何防止金纳米粒子聚集、保持金纳米粒子的稳定性是近年来研究的热点。将金纳米粒子包封在由金属、金属氧化物、二氧化硅或聚合物形成的保护壳内是阻止金纳米粒子聚集的一个有效的方法。如，Lu[Lu Y，Yin Y D，Li Z Y，Xia Y N.Nano Lett.，2002，2，785-788.]等人以SiO₂为金纳米粒子的保护层，合成了一种以金纳米粒子为核，以SiO₂为壳的核壳结构，有效的防止了金纳米粒子的聚集。但是，二氧化硅壳结构致密，外界反应分子很难透过致密的二氧化硅层与内部的金纳米粒子接触，极大的降低了金纳米粒子的利用效率。因此，找到一个合适的基体作为金纳米粒子的保护层具有重要的意义。

用环境敏感性的聚合物作为金纳米粒子的保护层是近年来研究的一个重要方向。一方面，聚合物壳具有很好的膨胀性和渗透性，外界分子能方便的透过聚合物壳层与内部金纳米粒子接触；另一方面，通过控制外界环境，能有效的控制外界分子进出壳层的速率，从而实现对反应的“智能”控制。Satapathy[Satapathy S S，Bhol P，Chakkarambath A，etal.Appl.Surf.Sci.，2017，420，753-763.]等人将不同形貌的金纳米粒子用PNIPAM包裹，合成了一系列温度响应型的PNIPAM-金属复合材料，并将其用作催化剂催化还原对硝基苯酚，能通过控制催化反应温度实现对催化速率的有效控制。然而，由于PNIPAM的相转变过程，金纳米粒子的稳定性会受到影响，因此，设计一个合适的结构既能保证金纳米粒子的稳定性，又能将PNIPAM的温敏性结合在一起具有重要的意义。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明的目的是提供一种基于金纳米粒子的温度敏感性纳米反应器的制备方法。实验通过将金纳米粒子稳定在含有硅核的PMBA层上，随后通过简单的蒸馏沉淀聚合法在其表面包一层具有温敏性的PNIPAM层来制备具有温度敏感性、金纳米粒子稳定性较好，且尺寸大小可控的温度敏感性纳米反应器。其中硅核的存在增加了该反应器的比重，有利于通过离心回收、重复利用。PMBA层作为金纳米粒子的稳定基体，使其稳定性不受最外层壳的干扰。PNIPAM层的存在为反应器引入了温敏性，使其能通过仅控制外界环境温度实现对反应的“智能”控制。

(二)技术方案

本发明所采用的技术方案是：以小粒径的SiO₂微球为核，以PMBA层为稳定层，通过原位还原法还原HAuCl4形成金纳米粒子使其稳定在PMBA层，而后经过简单的蒸馏沉淀聚合法在其表面包裹一层PNIPAM层，即可得到基于金纳米粒子的具有温度响应性的纳米反应器。反应器的尺寸大小与内部SiO₂微球的大小、包裹的PMBA层及PNIPAM层的厚度有关，反应活性与金纳米粒子的负载量有关。所述方法简单新颖、易于实现，所制备的反应器的尺寸大小在144～184nm。

(三)有益效果