本發(fā)明涉及納米材料，尤其涉及一種表面接枝聚合物分子刷的納米粒子及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、納米粒子的分散性對光學(xué)性能非常重要，對納米粒子表面修飾的研究多數(shù)在水溶液中，通常是在納米粒子表面修飾水溶性聚合物，使其具有良好的水分散性（論文，chem.eur.?j,?2007,?13,?7153-7161；論文，langmuir,?2018,?34,?9532-9539）。進一步的，考慮實際應(yīng)用需要在非水溶劑中操作，研究人員使用低揮發(fā)性的溶劑使納米粒子表面形成溶劑化層，以提高系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性（論文，?j.?mater.?chem,?2008,?18,?5041-5045）。而在非極性溶劑中納米粒子的分散性，yin等人提出具有長烷基鏈的有機硅烷修飾納米粒子使其穩(wěn)定在疏水介質(zhì)中，在非極性溶劑中成功地將超順磁性膠體組裝成具有磁可調(diào)光子特性的有序結(jié)構(gòu)。（論文，j.?am.?chem.?soc,?2009,?131(10),?3484-3486；論文，adv.?optical.mater,?2022,?10,?2201188）

2、聚合物分子刷是一種由聚合物分子構(gòu)成的納米級刷狀結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)通常由聚合物鏈組成，可以形成一種類似刷子的形狀，具有一定的剛性和彈性。聚合物刷可以通過化學(xué)修飾在納米粒子表面引入特定的官能團，顯著提高納米粒子的分散性。同時，聚合物分子刷修飾的納米粒子，因分子刷種類不同，擴大了納米粒子的應(yīng)用潛力。

3、多羥基化合物由于含有大量羥基，使它可以通過親核取代反應(yīng)或化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)被一個新的官能團取代，得到基于多羥基結(jié)構(gòu)的聚合物星核。然后通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（atrp）從核心生長出聚合物臂，形成以多羥基化合物為引物錨的功能化分子刷。

4、但是相關(guān)技術(shù)中，未發(fā)揮多羥基化合物與納米粒子之間的配位絡(luò)合或吸附作用，限制了其應(yīng)用。因此，需要提供一種簡易的方法，通過多羥基化合物修飾的納米粒子作為引發(fā)錨，帶出用于atrp反應(yīng)的鹵代化合物活性位點，實現(xiàn)在納米粒子表面接枝聚合物分子刷，擴大納米粒子在光學(xué)器件、光學(xué)元件、藥物載體、納米醫(yī)學(xué)、生物傳感、生物探針方面的應(yīng)用潛力。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本技術(shù)提供一種表面接枝聚合物分子刷的納米粒子及其制備方法與應(yīng)用，核心在于提供一種以多羥基化合物為引物錨的表面接枝聚合物分子刷的納米粒子。

2、為達到上述技術(shù)目的，本技術(shù)采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本技術(shù)提供一種表面接枝聚合物分子刷的納米粒子，包括內(nèi)核納米粒子、多羥基化合物和聚合物分子刷。所述內(nèi)核納米粒子通過配位絡(luò)合或吸附作用在其表面修飾多羥基化合物，所述多羥基化合物通過共價鍵與聚合物分子刷相連。

4、優(yōu)選的，內(nèi)核納米粒子的粒徑為1-300nm。

5、第二方面，本技術(shù)提供一種表面接枝聚合物分子刷的納米粒子的制備方法，包括以下步驟：

6、s1.采用含有多羥基化合物的溶液對內(nèi)核納米粒子進行一次或多次配位絡(luò)合或吸附，反應(yīng)結(jié)束后洗去體系中游離的多羥基化合物，分離保留其固體產(chǎn)物，得到表面配位絡(luò)合或吸附有多羥基化合物的納米粒子；s2.將表面配位絡(luò)合或吸附有多羥基化合物的納米粒子分散于含有鹵代化合物的溶液中進行反應(yīng)，制備得到可用于原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（atrp）反應(yīng)的帶有鹵代化合物活性位點的納米粒子；

7、s3.在惰性氣氛下，將所述帶有鹵代化合物活性位點的納米粒子置于含有單體分子、催化劑和金屬修飾配體的預(yù)聚液中，使鹵代化合物活性位點末端與將形成分子刷的單體通過atrp反應(yīng)得到所述的表面接枝聚合物分子刷的納米粒子。

8、優(yōu)選的，步驟s1中，所述內(nèi)核納米粒子選擇的范圍包括表面或本身具有鐵、銅、鉬、釩、錳、鈷、鉻、釕、鎳、鋱、銠、鎢、鈰、鈦、鋁、鋅、鎘、銪、釓、鋯元素的氧化物或硫化物中的一種或幾種，以及sio2納米粒子；所述多羥基化合物包括單寧酸、茶多酚、兒茶素、兒茶素內(nèi)酯、黃酮類化合物、花青素、連苯三酚、葡萄糖酸、葡萄糖、葡萄糖酸鹽中的至少一種。

9、優(yōu)選的，多羥基化合物為多酚羥基化合物，包括單寧酸、茶多酚、兒茶素、兒茶素內(nèi)酯、黃酮類化合物、花青素、連苯三酚中的至少一種。

10、優(yōu)選的，步驟s2中，所述鹵代化合物包括鹵代酰溴/酰氯/酰碘/酰氟類化合物、鹵代烷烴、鹵代酯、鹵代烷酸及其衍生物、鹵代酚、鹵代醇、鹵代環(huán)氧、鹵代聚乙二醇疊氮化合物中的至少一種。

11、優(yōu)選的，步驟s2中，所述鹵代化合物為溴代化合物。

12、優(yōu)選的，步驟s2中，多羥基化合物修飾的納米粒子與鹵代化合物的反應(yīng)包括親核取代法和化學(xué)交聯(lián)法。親核取代法，其步驟為：向含有多羥基化合物修飾的納米粒子的反應(yīng)溶劑中加入鹵代酰溴/酰氯/酰碘/酰氟類化合物、鹵代烷烴、鹵代酯中的至少一種，進行親核取代反應(yīng)，即得帶有鹵代化合物活性位點的納米粒子?；瘜W(xué)交聯(lián)法，其步驟為：向含有多羥基化合物修飾的納米粒子的反應(yīng)溶劑加入鹵代烷酸及其衍生物、鹵代酚、鹵代醇、鹵代環(huán)氧、鹵代聚乙二醇疊氮化合物中的至少一種，進行化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，即得帶有鹵代化合物活性位點的納米粒子。

13、優(yōu)選的，步驟s3中，單體分子包括丙烯酸類單體、丙烯酰胺類單體、磷酸膽堿類單體、苯乙烯類單體以及含有羥基、氨基、環(huán)氧基等活潑官能團的單體中的一種或幾種，所述丙烯酸類單體包括丙烯酸、丙烯酸乙酯、丙烯酸羥乙酯、甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸丁酯以及其他丙烯酸酯類中的至少一種；所述丙烯酰胺類單體包括丙烯酰胺、n-異丙基丙烯酰胺以及其他丙烯酰胺衍生物中的至少一種；所述磷酸膽堿類單體包括2-甲基丙烯酰基乙基磷酰膽堿及其衍生物中的至少一種；所述苯乙烯類單體包括苯乙烯、苯乙烯磺酸鈉、烯丙基苯乙烯及其他苯乙烯衍生物中的至少一種；所述含有羥基、氨基、環(huán)氧基等活潑官能團的單體包括n-甲基丙烯酰氧基乙基胺、甲基丙烯酸縮水甘油酯中的至少一種；所述催化劑包括cubr、cucl、cui中的一種或幾種；所述金屬修飾配體包括4，4-二甲基-2，2-聯(lián)吡啶、2，2-聯(lián)吡啶、n-甲基吡咯烷酮、1，3-二甲基-2-咪唑啉酮、二乙二胺、三丁基胺、五甲基二乙烯三胺、四甲基脲中的一種或幾種。

14、優(yōu)選的，原子轉(zhuǎn)移自由基聚合反應(yīng)溫度為50-200℃，優(yōu)選的，反應(yīng)時間為1-6h。

15、優(yōu)選的，步驟s3中，還包括加入緩沖液。

16、優(yōu)選的，步驟s3中，緩沖液包括磷酸鹽緩沖液、甘氨酸鹽緩沖液、三乙醇胺緩沖液、tris緩沖液中的至少一種。

17、第三方面，本技術(shù)提供一種表面接枝聚合物分子刷的納米粒子在光學(xué)器件、光學(xué)元件、藥物載體、納米醫(yī)學(xué)、生物傳感、生物探針中的應(yīng)用。

18、本技術(shù)的有益效果如下：本發(fā)明發(fā)揮多羥基化合物與納米粒子間的配位絡(luò)合或吸附作用，以及多羥基化合物的親核性和普遍粘附性，通過一步反應(yīng)帶出可用于原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（atrp）反應(yīng)的鹵代化合物活性位點。同時，基于該方法制備的表面接枝聚合物分子刷的納米粒子因分子刷種類不同，顯示出在不同溶劑中的良好分散性和獨特的光學(xué)性能，且擴大了納米粒子在光學(xué)器件、光學(xué)元件、藥物載體、納米醫(yī)學(xué)、生物傳感、生物探針方面的應(yīng)用潛力。