贵金属纳米粒子的制备进展

贵金属纳米粒子的制备进展
2016-04-27 12:50来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部
贵金属纳米材料的制备
现阶段合成聚合物刷贵金属纳米粒子的方法主要有偶联法，引发法和配体交换法，制备的贵金属纳米粒子稳定，粒度均匀可控，用途广泛。

现阶段贵金属主要应用区域主要在纳米电子、纳米光学、催化、生物、传感器、治疗学、标记、诊断和控制释放等领域。

其中含硫聚合物刷稳定的贵金属纳米粒子尤为引人注目，因为巯基二硫键、二硫代酯或三硫代酯基团中的硫原子与贵金属纳米粒子有较强的相互作用，而且聚合物刷作为壳层材料有很多优点，如可以增强纳米粒子的长期稳定性，调控纳米粒子的溶解性，提高纳米粒子与聚合物基体的
相容性和可加工性等。

1.引发法：
首先在纳米粒子的表面引入可以引发聚合的官能团，然后采用适当的聚合方法引发单体聚合，从而得到聚合物刷保护的纳米粒子。

引发法有以下优点: ( 1) 通过改变聚合条件诸如单体浓度、温度、反应时间等可调控聚合物壳层的厚度; ( 2) 可以设计结构明确的聚合物，如嵌段或梳形聚合物; ( 3) 控制和实现较高的接枝密度。

通常有 3 种方法将引发剂引入到金属纳米粒子的表面: ( 1) 稳定剂本身就含有用来引发聚合的官能团; ( 2) 先将羟基、羧基等活性基团引入到粒子表面，再通过酯化反应引入引发基团; ( 3) 用含有引发基团的配体交换原有的稳定剂。

2.偶联法：
首先在纳米粒子的表面引入可以引发聚合的官能团，然后采用适当的聚合方法引发单体聚合，从而得到聚合物刷保护的纳米粒子。

引发法有以下优点: ( 1) 通过改变聚合条件诸如单体浓度、温度、反应时间等可调控聚合物壳层的厚度; ( 2) 可以设计结构明确的聚合物，如嵌段或梳形聚合物; ( 3) 控制和实现较高的接枝密度。

通常有 3 种方法将引发剂引入到金属纳米粒子的表面: ( 1) 稳定剂本身就含有用来引发聚合的官能团; ( 2) 先将羟基、羧基等活性基团引入到粒子表面，再通过酯化反应引入引发基团; ( 3) 用含有引发基团的配体交换原有的稳定剂。

3.配体交换法：
配体交换法首先用小分子配体合成金属纳米粒子，然后用含硫聚合物对小分子配体进行替代交换，即可得到聚合刷保护的金属纳米粒子。

这种配体交换有时需要纳米粒子合成后在极性和非极性溶剂中进行相转移，尤其是从非极性溶剂到水中的
相转移。

这个方向的相转移提供了许多重要的优点，包括( 1) 已经发展了许多种方法合成不同尺寸、形状和组成的水溶性金属纳米粒子，这些不能通过直接在非极性溶剂中合成得到; ( 2) 绝大多数能广泛得到的和较便宜的金属前体和还原剂是水溶性的; ( 3) 纳米粒子在水中的合成不依赖于相转移剂( 如四辛基溴化铵) 的使用，相转移剂的使用会引起严重的副反应; ( 4) 纳米粒子在非极性溶剂中的制备要容易得多，但由小分子配体在非极性溶剂中制备的大粒径的金属纳米粒子因为有较小的空间位阻和静电稳定作用，所以大部分方法只适用于直径为 10 nm 以下的粒子; ( 5) 纳米粒子在非极性溶剂中的有效的空间位效应通常使得它们可以在较高浓度下干燥、纯化、再溶解和使用，干燥的样品通常可以长期储存而不发生严重的聚集和降解。