聚(n-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米復(fù)合水凝膠制備技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，貴金屬納米顆粒因其特殊的性能如:大比表面積、表面等離子特性、獨特的光電特性、良好的催化性能、優(yōu)異的磁性能等而備受關(guān)注。正是由于這些優(yōu)異而獨特的性能，為其在催化劑、光電子、傳感器、智能材料以及生物材料等方面的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)和無限的前景。為了擴展這些應(yīng)用，水凝膠被廣泛的應(yīng)用為金屬納米顆粒的載體，形成納米復(fù)合水凝膠。納米復(fù)合水凝膠將納米材料新穎的性能(如表面等離子體共振、磁性、電學(xué)性能、催化性能、光學(xué)性能、力學(xué)性能等)與水凝膠獨特的性能(如高含水量、對于外界刺激如溫度、PH等改變發(fā)生相應(yīng)的可逆相變等)結(jié)合起來；不僅克服了單一材料的性能弱點，保留和改進原材料的重要性能特色；還通過復(fù)合效應(yīng)，得到單一材料所不具備的新性能。因而納米復(fù)合水凝膠在很多領(lǐng)域如:電子、催化劑、傳感器、生物醫(yī)學(xué)、納米器件、智能材料等方面吸引了科研工作者濃厚的興趣。
[0003]制備納米復(fù)合水凝膠常用的方法通常是分別制備納米材料與水凝膠，然后通過物理或者化學(xué)的方法將兩者復(fù)合起來；或者是預(yù)先制備好的納米材料與水凝膠的前驅(qū)體結(jié)合起來接著凝膠化。Willner等報道了通過“呼-吸”原理將AuNPs引入聚丙烯酰胺凝膠中。主要依據(jù)是水凝膠在丙酮中是收縮的，而在含有檸檬酸鹽穩(wěn)定的13nm的AuNPs水溶液中是溶脹的。通過多次的收縮-溶脹過程形成納米復(fù)合水凝膠。最近的研究工作已經(jīng)直接利用水凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行原位合成金屬納米顆粒。也就是說三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠作為納米顆粒合成的反應(yīng)器。Langer等先功能化聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝膠，利用功能基團(如硫醇)與Au3+形成復(fù)合物，將金屬離子負(fù)載功能化水凝膠中，隨后加入還原劑，則在水凝膠中直接合成了金納米顆粒。然而，這樣的合成即分開制備納米材料與水凝膠需要多步反應(yīng)，合成相對較復(fù)雜，復(fù)合水凝膠的性能、納米顆粒的分散以及大小等比較難控制，因而尋找新的簡單有效的制備方法顯得非常具有意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，解決現(xiàn)有聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠合成相對較復(fù)雜、納米顆粒大小難控制的問題。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，具體按以下步驟實施:
[0006]步驟1，稱取一定量的N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)單體，按質(zhì)量比1:10加入蒸餾水中，攪拌溶解后，倒入輻照瓶中；
[0007]步驟2，向福照瓶中加入lwt%& HAuCl4水溶液,充氮氣1min,密閉；
[0008]步驟3，將密閉的輻照瓶在室溫下放于輻射源6°Co中進行輻照；
[0009]步驟4，將得到的復(fù)合水凝膠移出輻照瓶，用蒸餾水洗滌，即得到聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠。
[0010]本發(fā)明的特點還在于，
[0011]其中步驟2中l(wèi)wt% KHAuCl4與PNIPAM質(zhì)量比為15?20:1。
[0012]其中步驟3中輻照時間為24?48h。
[0013]其中步驟4中蒸餾水的洗滌時間為3?5天。
[0014]本發(fā)明的有益效果是，將單體水溶液與金屬離子混合后，利用Y射線引發(fā)，“一步”法合成復(fù)合水凝膠。在這個反應(yīng)中，金屬離子的還原與單體的聚合同時原位發(fā)生。合成過程容易、簡單。與普通的化學(xué)合成方法相比，無需任何的引發(fā)劑、交聯(lián)劑、或者還原劑等，產(chǎn)物更加純凈。此外，通過調(diào)節(jié)NIPAM單體的濃度,可控制合成復(fù)合水凝膠中納米顆粒的大小。
【具體實施方式】
[0015]下面結(jié)合【具體實施方式】對本發(fā)明進行詳細(xì)說明。
[0016]聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，具體按以下步驟實施:
[0017]步驟1，稱取一定量的N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)單體，按質(zhì)量比1:10加入蒸餾水中，攪拌溶解后，倒入輻照瓶中；
[0018]步驟2，按與PNIPAM質(zhì)量比為15?20:1向輻照瓶中加入Iwt %的HAuCl4水溶液，充氮氣lOmin，密閉；
[0019]步驟3，將密閉的輻照瓶在室溫下放于輻射源6°Co中進行輻照，輻照時間為24?48h ；
[0020]步驟4，將得到的復(fù)合水凝膠移出輻照瓶，用蒸餾水洗滌3?5天，即得到聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠。
[0021]本發(fā)明通過Y射線引發(fā)的原位聚合反應(yīng)成功的制備了聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠。在聚合時，只需要將NIPAM單體與Au3+混合在水溶液中，而無需加入任何的引發(fā)劑、交聯(lián)劑、還原劑等，就可以通過Y射線引發(fā)聚合所得的，因而復(fù)合水凝膠更加的純凈。此外，通過調(diào)節(jié)NIPAM單體的濃度,可控制合成復(fù)合水凝膠中納米顆粒的大小。
[0022]制備過程中，Y射線電離輻射使水發(fā)生電離和激發(fā)，生成還原性粒子.H自由基、水合電子和.0Η自由基等粒子。這些初級粒子為后面反應(yīng)中的聚合以及金屬離子還原等提供了基礎(chǔ)。當(dāng)射線輻照單體水溶液時，單體自由基產(chǎn)生。產(chǎn)生的單體自由基引發(fā)聚合反應(yīng)。進一步的輻照，正在增長的聚合物分子鏈上也會產(chǎn)生自由基，一方面是因為Y射線的直接輻照產(chǎn)生，另一方面是因為初級粒子與聚合物分子鏈的相互作用產(chǎn)生。這些聚合物分子鏈上的自由基之間的相互作用最終導(dǎo)致了聚合物的交聯(lián)，形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。此外，Y射線電離福射水產(chǎn)生的初級粒子都是非常強的還原劑，能夠?qū)⒔饘匐x子還原成金屬納米顆粒。
[0023]實施例1
[0024]聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，具體按以下步驟實施:
[0025]步驟1，稱取IgN-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)單體，加入1g蒸餾水中，攪拌溶解后，倒入輻照瓶中；
[0026]步驟2，向福照瓶中加入15glwt%& HAuCl4水溶液,充氮氣1min,密閉；
[0027]步驟3，將密閉的輻照瓶在室溫下放于輻射源6°Co中進行輻照，輻照時間為24h ；
[0028]步驟4，將得到的復(fù)合水凝膠移出輻照瓶，用蒸餾水洗滌3天，即得到聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠。
[0029]實施例2
[0030]聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，具體按以下步驟實施:
[0031]步驟1，稱取2gN_異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)單體，加入20g蒸餾水中，攪拌溶解后，倒入輻照瓶中；
[0032]步驟2,向福照瓶中加入34glwt%& HAuCl4水溶液,充氮氣1min,密閉；
[0033]步驟3，將密閉的輻照瓶在室溫下放于輻射源6°Co中進行輻照，輻照時間為36h ；
[0034]步驟4，將得到的復(fù)合水凝膠移出輻照瓶，用蒸餾水洗滌4天，即得到聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠。
[0035]實施例3
[0036]聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，具體按以下步驟實施:
[0037]步驟I，稱取2.5gN-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)單體，加入25g蒸餾水中，攪拌溶解后，倒入輻照瓶中；
[0038]步驟2，向輻照瓶中加入50glwt%的HAuCl4水溶液，充氮氣lOmin，密閉；
[0039]步驟3，將密閉的輻照瓶在室溫下放于輻射源6°Co中進行輻照，輻照時間為48h ；
[0040]步驟4，將得到的復(fù)合水凝膠移出輻照瓶，用蒸餾水洗滌5天，即得到聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠。
【主權(quán)項】
1.聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，具體按以下步驟實施: 步驟I稱取一定量的N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAM)單體，按質(zhì)量比1:10加入蒸餾水中，攪拌溶解后，倒入輻照瓶中； 步驟2，向輻照瓶中加入lwt%& HAuCl4水溶液，充氮氣lOmin，密閉； 步驟3，將密閉的輻照瓶在室溫下放于輻射源6°Co中進行輻照； 步驟4，將得到的復(fù)合水凝膠移出輻照瓶，用蒸餾水洗滌，即得到聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟2中所述lwt% KHAuCl4與PNIPAM質(zhì)量比為15?20:1。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟3中所述輻照時間為24?48h。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，其特征在于，步驟4中所述蒸餾水的洗滌時間為3?5天。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠的制備方法，具體按以下步驟實施：稱取一定量的N-異丙基丙烯酰胺單體，加入蒸餾水中攪拌溶解后，倒入輻照瓶中；向輻照瓶中加入1wt％的HAuCl4水溶液，充氮氣10min，密閉；將密閉的輻照瓶在室溫下放于輻射源60Co中進行輻照；將得到的復(fù)合水凝膠移出輻照瓶，用蒸餾水洗滌，即得到聚(N-異丙基丙烯酰胺)/金納米水凝膠。本發(fā)明將單體水溶液與金屬離子混合后，利用γ射線引發(fā)合成復(fù)合水凝膠。反應(yīng)中，金屬離子的還原與單體的聚合同時原位發(fā)生。與普通的化學(xué)合成方法相比，本發(fā)明無需任何的引發(fā)劑、交聯(lián)劑、或者還原劑等，產(chǎn)物更加純凈。
【IPC分類】C08F2/46, C08K3/08, C08F120/54
【公開號】CN105566538
【申請?zhí)枴緾N201410550112
【發(fā)明人】齊海港
【申請人】西安艾菲爾德復(fù)合材料科技有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月15日