一种原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的方法技术

本发明专利技术公开了一种原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的方法，采用多孔聚苯乙烯微球为高分子基体微球，贵金属为功能性组分，利用原位法在微球表面及孔道中生成金纳米粒子形成复合材料。本发明专利技术特点是以多孔高分子微球为模板，产品参数可控，原位合成法工艺操作简单易行，原料成本低廉，操作简便，易于工业化实施。

Method for preparing porous polymer noble metal composite material by in situ synthesis

The invention discloses a method for preparing porous polymer noble metal composite in situ synthesis method, using porous polystyrene microspheres as matrix polymer microspheres, the precious metal as a functional component, using the in situ method on the surface of microspheres and pore formation in the formation of gold nanoparticles composites. The invention is characterized in that the porous polymer microsphere is used as a template, and the product parameter is controllable, and the in-situ synthesis method has simple and easy operation, low material cost, simple operation and easy industrialization.

【技术实现步骤摘要】
一种原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的方法
本专利技术涉及复合材料
，尤其涉及一种原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的方法。
技术介绍
通过有机-无机材料在微、纳尺度上的杂化或复合，制备功能型复合粒子材料，可使其具有单一成分所不具备的优越的性能，贵金属复合纳米粒子因其具有光、电、磁和催化等优异性能，广泛应用于催化剂、燃料电池、化学、生物传感器、生物抗菌医学、信息技术和国防等众多高科技领域。功能型复合粒子被赋予的功能及所产生的效应不仅取决于复合的组成，还与尺寸、结构及阵列等多种因素密切相关。因此多年来，设计和制备具有独特与精细结构的功能型纳米复合粒子并进而对其结构进行有效控制一直是人们研究的热点。为了实现异种材料之间有效的组装和复合，大量的相关研究见之于已发表的文献中，复合与合成方法更是多种多样，如文献(TsaiM.Electrodeposition.MaterialsChemistryandPhysics.2008.109(2/3):422.428.)等尝试在含有乙二醇的H2SO4水溶液中运用电化学沉积方法制备Pt(PtRu)/CNTs纳米复合催化剂，在CNTs表面制备出具有高分散性和小粒径(Pt4.5-9.5nm和PtRu4.8-5.2nm)的Pt(PtRu)纳米粒子。文献(ZhangJH.AdvFunctMater，2004，14(11)：1089)是利用特定的溶剂可溶胀聚合物的特性。将Ps胶球加入到含Ag的乙醇.丙酮.氨水混合溶剂中，丙酮使PS胶球缓慢膨胀。该方法可以得到致密的、均匀的金属涂层，但是只限于制备核胶球为聚合物的复合粒子。此外利用静电作用、氢键的作用、亲疏水作用的都有例子。总而言之，关于功能型复合粒子的制备研究依然是科学
持续的热点。以上方法有如下不足点：产品表面未经修饰处理，功能化欠缺；反应复杂，时间长；产品形貌、尺寸不易控制；操作复杂，产品应用有限，不利于工业化生产。
技术实现思路
本专利技术利用原位生成法，在高分子微球中原位合成贵金属纳米粒子，形成复合材料，通过简单易行的方法和过程实现均匀、高效的复合和组装。高分子微球的尺寸、孔径已经贵金属纳米粒子的负载量可控。一种原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的方法，包括：以聚苯乙烯高分子微球为模板，将金纳米粒子通过原位生成法负载到微球表面及孔道，形成复合材料。作为本专利技术的优选方案，上述复合材料为粒径是0.5μm-10μm的单分散多孔高分子微球。作为本专利技术的优选方案，上述方法中包括油相和水相，所述油相包括甲苯和三氯甲烷；所述水相包括甲醇和乙醇溶液。作为本专利技术的优选方案，上述方法包括如下步骤：将聚苯乙烯微球分在甲醇和正己烷溶剂中，加入氢氧化钠和三甲胺盐酸，加热搅拌反应，离心洗涤，干燥；将得到的微球分散在去离子水中，边搅拌边加入氯金酸，反应3h，离心洗涤，干燥备用；将得到的微球分散在乙醇和水溶剂中，加入氯化铵溶液，搅拌反应，停止反应，多次洗涤，干燥得聚苯乙烯/金纳米复合材料。作为本专利技术的优选方案，上述方法包括如下步骤：将聚苯乙烯微球分散在甲醇和正己烷混合溶剂中，甲醇和正己烷的体积比2:1，聚苯乙烯微球的甲醇正己烷分散液的浓度为0.01～0.1g/ml；加入氢氧化钠和三甲胺盐酸盐，氢氧化钠和三甲胺盐酸盐的配体，按重量计为1:0.5～5，65℃搅拌反应24h；蒸馏水洗涤多次，真空干燥待用；取得到的高分子微球，分散于去离子水中，高分子微球去离子水分散液的浓度为0.01～0.05g/ml；机械搅拌下加入四水合氯金酸，反应3h后，离心蒸馏水洗涤，真空干燥待用；取得到的微球，分散于乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比4:1，高分子微球的乙醇水分散液的浓度为0.02～0.1g/ml；缓慢滴入氯化铵水溶液，氯化铵水溶液浓度为0.05～0.5g/ml，60℃搅拌反应3h，冷却至室温停止反应，多次洗涤，真空干燥，得到聚苯乙烯/金复合粒子。本专利技术的多孔高分子贵金属复合材料的优点：多孔高分子微球模板单分散性好；通过简单调控实验参数可控制多孔高分子微球粒径；多孔高分子微球孔径大小及分布可控；产物杂质较少；可有效控制粒子复合过程和形成结构；工艺操作简便，合成过程具有普适性。附图说明图1为本专利技术的原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的反应原理示意图。图2为本专利技术的原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的工艺示意图。图3为本专利技术实施例1制备的聚苯乙烯/金复合粒子TEM图。具体实施方式本专利技术的目的是解决现有技术中微球分散性差、不适合进一步功能化应用的缺点，提供一种在多孔高分子微球表面及孔道中原位合成金纳米粒子形成复合材料的新方法。本专利技术的优点：多孔高分子微球模板单分散性好；通过简单调控实验参数可控制多孔高分子微球粒径；多孔高分子微球孔径大小及分布可控；产物杂质较少；可有效控制粒子复合过程和形成结构；工艺操作简便，合成过程具有普适性。本专利技术首次研发出一种利用单分散多孔聚苯乙烯微球为基底，将金纳米粒子通过原位合成法负载到微球表面及孔道中形成复合材料的新方法。本专利技术选择聚苯乙烯微球作为高分子基体微球，贵金属为功能性组份用原位合成法合成具有多组分和多重结构的二元或多元高分子复合粒子。图1示出了本专利技术的原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的反应原理示意图，包括离子交换和还原步骤。图2示出了本专利技术的原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的工艺示意图，通过边溶胀边聚合，较小的种子形成较大均一的种子。本专利技术提供的原位合成法生成多孔聚苯乙烯/金纳米复合材料的工艺方法步骤如下：将聚苯乙烯微球分在在甲醇和正己烷溶剂中，加入氢氧化钠和三甲胺盐酸，加热搅拌反应，离心洗涤，干燥。将上述微球，分在去离子水中，边搅拌边加入氯金酸，反应3h，离心洗涤，干燥备用。将上述微球分散在乙醇和水溶剂中，加入氯化铵溶液，搅拌反应，停止反应，多次洗涤，干燥得聚苯乙烯/金纳米复合材料。工艺条件：将一定量聚苯乙烯微球分散在甲醇和正己烷混合溶剂中，甲醇和正己烷的体积比2:1，聚苯乙烯微球的甲醇正己烷分散液的浓度为0.01～0.1g/ml。加入氢氧化钠和三甲胺盐酸盐，氢氧化钠和三甲胺盐酸盐的配体，按重量计为1:0.5～5，65℃搅拌反应24h。蒸馏水洗涤多次，真空干燥待用。取一定量上述高分子微球，分散于去离子水中，高分子微球去离子水分散液的浓度为0.01～0.05g/ml。机械搅拌下加入四水合氯金酸，反应3h后，离心蒸馏水洗涤，真空干燥待用。取一定量上述微球，分散于乙醇和水的混合溶剂中，乙醇和水的体积比4:1,高分子微球的乙醇水分散液的浓度为0.02～0.1g/ml。缓慢滴入氯化铵水溶液，氯化铵水溶液浓度为0.05～0.5g/ml,60℃搅拌反应3h，冷却至室温停止反应，多次洗涤，真空干燥，得到聚苯乙烯/金复合粒子。实施例1称取1g聚苯乙烯微球分散在60ml甲醇和30ml正己烷混合溶剂中，加入0.5g氢氧化钠和0.25g三甲胺盐酸盐，65℃搅拌反应24h。蒸馏水洗涤多次，真空干燥待用。取上述高分子微球0.5g，分散于50ml去离子水中，机械搅拌下加入50mg四水合氯金酸，反应3h后，离心蒸馏水洗涤，真空干燥待用。取上述微球0.25mg，分散于60ml乙醇和15ml水的混合溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括：以聚苯乙烯高分子微球为模板，将金纳米粒子通过原位生成法负载到微球表面及孔道，形成复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种原位合成法制备多孔高分子贵金属复合材料的方法，其特征在于，所述方法包括：以聚苯乙烯高分子微球为模板，将金纳米粒子通过原位生成法负载到微球表面及孔道，形成复合材料。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述复合材料为粒径是0.5μm-10μm的单分散多孔高分子微球。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法中包括油相和水相，所述油相包括甲苯和三氯甲烷；所述水相包括甲醇和乙醇溶液。4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：将聚苯乙烯微球分在甲醇和正己烷溶剂中，加入氢氧化钠和三甲胺盐酸，加热搅拌反应，离心洗涤，干燥；将得到的微球分散在去离子水中，边搅拌边加入氯金酸，反应3h，离心洗涤，干燥备用；将得到的微球分散在乙醇和水溶剂中，加入氯化铵溶液，搅拌反应，停止反应，多次洗涤，干燥得聚苯乙烯/金纳米复合材料。5.根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，朱丽丽，任连兵，滕超，何洁，洪梅，
申请(专利权)人：北京大学深圳研究生院，
类型：发明
国别省市：广东,44