[发明专利]金属氧化物@半导体聚合物复合纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种金属氧化物@半导体聚合物复合纳米材料及其制备方法和应用，该制备方法包括：1)将第一聚合物、第二聚合物分散于良溶剂中形成前驱体溶液，接着将不良溶剂、前驱体溶液进行混合得到混合液I；2)将金属离子、不良溶剂与混合液I进行第一接触反应以得到混合液II；3)将还原剂、碱性化合物和混合液II进行第二接触反应以制得金属氧化物@半导体聚合物复合纳米材料。该金属氧化物@半导体聚合物复合纳米材料具有荧光亮度高、稳定性好和化学动力学活性高的特点，进而使得能够在化学传感、生物成像中得以应用，同时该制备方法具有步骤简单、形貌可控和易于推广的特点。

技术领域

本发明涉及半导体聚合物复合纳米材料，具体地，涉及一种金属氧化物@半导体聚合物复合纳米材料及其制备方法和应用。

背景技术

近几年兴起的半导体共轭聚合物，其作为一类软质的荧光纳米材料，具有荧光亮度高、吸收截面大和生物相容性好等优点，因而在荧光传感、生物成像和光动力等领域具有非常广阔的应用前景(ACS Macro Lett.,2016,5,154-157)。

Pu等人报道了一种铈的氧化物@两亲性三嵌段共聚物(PEG-b-PPG-b-PEG)@半导体聚合物(PCPDTBT)，即SPN-C23，由NIR吸收SP和纳米球组成，分别作为荧光光动力剂和活性氧调节剂。SPN-C23的合成，共有两步：①纳米铈的制备：在室温下，将0.434g Ce(NO₃)₃·6H₂O和3mL油酸胺加入到5mL 1-十八烯中，混合物在160℃下搅拌30min，直至形成明显的棕黄色溶液，然后将得到的溶液加热到260℃，恒温2h。通过纯化、离心和洗涤后，将所得纳米铈分散在四氢呋喃中备用。②杂化的纳米粒子(SPNS)的制备：在超声作用下，将分别溶于四氢呋喃中的PCPDTBT、PEG-b-PPG-b-PEG和纳米铈同时注入到含有去离子水的容器中，继续超声几分钟，再用氮气吹去四氢呋喃，得到杂化的纳米粒子(ACS Nano 2017,11,8998-9009)。

随后，Pu等人又报道了一种与之前类似的杂化的半导体聚合物纳米粒子，即杂化核-壳半导体纳米粒子(SPN-MS)，该纳米粒子具有独特的多层结构，包覆半导体聚合物纳米粒子(SPN)和二氧化锰(MnO₂)纳米片，SPN核作为近红外荧光成像和光动力剂，而MnO₂纳米片作为牺牲组分，在低氧环境下将H₂O₂转化为O₂，以克服环境缺氧，从而增强光动力学。SPN-MS合成过程具体涉及到以下三步：①SPN-Si的制备：先合成PS-PAA@PCPDTBT，再将有机硅烷3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)作为稳定剂引入体系中，完成二氧化硅涂层，得到SPN-Si。②合成MnO₂@SPN-Si。③合成PEG-b-PPG-b-PEG@MnO₂@SPN-Si(Nano Lett.2018,18,586-594)。

Ridhima Juneja等人报道了一种多功能杂化纳米粒子。此纳米粒子的合成共分为三步。①聚硅氧烷PSilQ(cur)纳米粒子的合成；②聚乙烯亚胺(PEI)聚合物对PSilQ(cur)纳米粒子的改性；③聚乙二醇(PEG)聚合物对PEI-PSilQ(cur)纳米粒子的功能化(ACSAppl.Mater.InterfaceS 2019,11,12308-12320)。

通过上述阐述可以看出，目前聚合物复合纳米材料的制备的方法均较为复杂，一般由2-3步完成，同时还涉及到纳米粒子的合成、纳米粒子的改性或者杂化，这些步骤的条件一般均较为苛刻，条件控制不当，往往导致试验的失败。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属氧化物@半导体聚合物复合纳米材料及其制备方法和应用，该金属氧化物@半导体聚合物复合纳米材料具有荧光亮度高、稳定性好和化学动力学活性高的特点，进而使得能够在化学传感、生物成像中得以应用，同时该制备方法具有步骤简单、形貌可控和易于推广的特点。