一种纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法，涉及纳米复合材料技术领域。本发明专利技术先合成出不同功能的纳米线；再将其超声分散在特定溶剂中，并以纳米线作为模板，加入聚合物单体，超声聚合反应一定时间，经简单后处理后即可得到原位生成的纳米线/聚合物功能材料；然后再将纳米线/聚合物功能材料作为模板，利用聚合物表面的活性基团，在该模板上原位生成功能性金属或金属氧化物纳米颗粒，得到纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料。本工艺过程简单，成本低，产率高，具有一定的普适性，制得的纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料结构可控、功能可调，在多功能复合材料领域有着广泛的应用前景。

Method for preparing nano wire / polymer / nano particle sandwich composite material

The invention discloses a preparation method of a nano wire / polymer / nanometer particle sandwich composite material, relating to the field of nano composite material technology. The invention firstly synthesized the different functions of the nanowires; then the ultrasonic dispersion in a particular solvent, and nanowires as the template, adding the polymer monomer, ultrasonic polymerization reaction time by simple postprocessing can be obtained after in situ nanowire / polymer functional material; then the nanowire / polymer functional materials as template, using the active groups on the polymer surface, in the template in situ formation of functional metal or metal oxide nanoparticles, nano wire / polymer / nano particles composite sandwich. This process is simple, low cost, high yield, good universality, the nanowires / polymer / nano particles and controllable sandwich composite structures with adjustable function, has a wide application prospect in the field of multifunctional composite materials.

【技术实现步骤摘要】
一种纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法
本专利技术涉及纳米复合材料
，尤其涉及一种多功能纳米材料的制备方法。
技术介绍
一维纳米材料具有奇异的化学、物理效应，如：独特的电学、磁学、光学、热学、力学和催化性能等，因而，在光电子器件、吸波材料、光电催化、生物医学等众多领域有着广泛的应用前景。其中，金属或金属氧化物纳米线的合成方法简单、工艺成熟、易于生产，且不同的金属或金属氧化物纳米线具有不同的功能。如Cu，Pt等纳米线具有良好的催化性能，可以直接催化有机反应；Zn及ZnO纳米线具有良好的光电力学性能，在光电器件、压电材料、生物传感等领域具有广泛应用前景；Fe、Co，Ni等及其氧化物纳米线具有良好的电磁性能和生物相容性，在吸波材料、磁存储及生物医学领域有着广泛应用；Au，Ag等贵金属纳米线具有良好的导电性、催化性、生物相容性，可用作人工器脏、光电材料、催化材料等。聚(环三膦腈-co-4,4’-二羟基二苯砜)(简称PZS)是一类新型有机无机杂化高分子，分子链中含有氮、磷、硫、氧等杂原子，具有优异的光热稳定性及生物相容性等，易于在纳米线表面通过单体原位聚合得到。此外，聚膦腈比表面积大，易于吸附无机纳米晶，继而在表面原位生长出纳米粒子。本方法旨在利用聚膦腈独特的结构和化学合成特性，将纳米线、纳米粒子、聚合物的优异性能结合在一起，合成出带有多重功能的纳米复合材料。例如，铁纳米线/聚膦腈/氧化锌纳米粒子同时具有磁性、光催化性以及聚合物的化学活性；铂纳米线/聚膦腈/银纳米粒子同时具有化学催化性、导电性以及聚合物的化学活性。本方法首先在超声中以纳米线为模板，在纳米线表面原位聚合聚膦腈单体得到纳米线/聚膦腈纳米复合材料，然后在聚膦腈表面原位生长出纳米粒子，得到纳米线/聚膦腈/纳米颗粒夹心复合材料。本方法的优势在于：(1)合成的纳米线/聚膦腈/纳米颗粒夹心复合材料既具有纳米线的优异性能，又具有聚膦腈材料的优异特性，同时还具有纳米粒子的优异性能，是一种具有多重功能的纳米复合材料。(2)合成的纳米线/聚膦腈/纳米颗粒夹心复合材料结构可控，功能可控。聚合物和纳米粒子的包覆层厚度均可通过调节纳米线、聚膦腈、纳米粒子的比例进行调控。(3)工艺简单，条件温和，设备要求低，易于加工生产。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足而提供一种纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法，其特点是先利用现有技术合成出金属或金属氧化物纳米线，再在超声中，以纳米线为模板，原位聚合生成金属或金属氧化物/聚膦腈复合纳米线材料；然后利用聚膦腈的表面性质，在金属或金属氧化物/聚膦腈复合纳米线表面原位生成金属或金属氧化物纳米粒子，从而得到纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料。该制备方法加工工艺简单，设备要求低，易于加工生产，制备出的纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料兼具纳米线、聚合物、纳米颗粒的多种性能，是一种多功能型纳米复合材料，性能优异，应用前景广阔。本专利技术一种纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法，按照下述步骤进行：(1)称取一定质量的纳米线，将其超声分散在一定量溶剂中，依次加入一定量六氯环三膦腈、4,4’-二羟基二苯砜、三乙胺，在一定反应条件下进行原位聚合；经后处理后，得到纳米线/聚膦腈复合材料。(2)称取一定质量的纳米线/聚膦腈复合材料，加入溶剂、金属盐、一定反应条件下在聚合物表面原位生成金属或金属氧化物纳米粒子。经后处理后，得到纳米线/聚膦腈/纳米颗粒夹心复合材料。其中步骤(1)所述的纳米线可以是金属纳米线，如Au，Ag，Pt，Si，Fe，Co，Ni，Zn等纳米线，也可以是金属氧化物纳米线，如ZnO，Fe3O4，SiO2，TiO2等金属氧化物纳米线。其中步骤(1)所述的纳米线/聚膦腈复合材料的制备过程中：超声功率为100～240W，超声频率为80kHz，温度为0-80℃，溶剂可以是甲醇、四氢呋喃、乙醇、乙腈、丙酮等极性溶剂。其中步骤(1)所述的纳米线/聚膦腈复合材料的制备过程中：纳米线、六氯环三膦腈和4,4’-二羟基二苯砜的质量比为0.1-1：1：1-3，纳米线的浓度为0.5-5g/L，三乙胺的浓度为0.05～0.1g/L。其中步骤(2)所述的纳米线/聚膦腈/金属或金属氧化物纳米粒子夹心复合材料的制备过程中生成金属纳米颗粒的反应条件通常为：溶剂为水、温度为25-200℃，气氛可以是氮气、氩气等，金属盐为对应金属的硫酸盐、盐酸盐、磷酸盐、醋酸盐等，还原剂为NaBH4、柠檬酸钠等。纳米线/聚膦腈复合材料的浓度为0.5-5g/L，金属盐的浓度为0.05-0.5g/L。其中步骤(2)所述的纳米线/聚膦腈/金属或金属氧化物纳米粒子夹心复合材料的制备过程中生成金属氧化物纳米颗粒的反应条件通常为：溶剂为水、温度为25-200℃，气氛可以是氮气、氩气等，金属盐为对应金属的硫酸盐、盐酸盐、磷酸盐、醋酸盐等。纳米线/聚膦腈复合材料的浓度为0.5-5g/L，金属盐的浓度为0.05-0.5g/L。其中所述的聚合物为聚(环三膦腈-co-4,4’-二羟基二苯砜)。其中所述的纳米颗粒可以是金属纳米颗粒，如Au，Ag，Pt，Si，Fe，Co，Ni，Zn等纳米颗粒，也可以是金属氧化物纳米颗粒，如ZnO，Fe3O4，SiO2，TiO2等金属氧化物纳米颗粒。本专利技术与现有技术相比具有以下显著优点：(1)利用聚膦腈的结构特点和合成特性，在纳米线表面原位生成聚膦腈，继而在聚膦腈表面原位生成纳米粒子，得到纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料，聚合过程简单，工艺条件温和。(2)得到的纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料结构可控、功能可控。(3)工艺简单、设备要求低，成本低廉，易于实现规模化生产。(4)应用本专利技术合成出的纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料具有多重功能，涉及光、电、磁、催化等多领域，应用范围广，具有良好的应用前景和经济效益。附图说明：图1是实施例1所得的Ag纳米线/PZS/ZnO纳米粒子夹心复合材料的傅里叶变换红外光谱图；图2是实施例1所得的Ag纳米线/PZS/ZnO纳米粒子夹心复合材料的热重图；图3是实施例1所得的Ag纳米线/PZS/ZnO纳米粒子夹心复合材料的透射电镜照片；图4是本专利技术纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备路径图。具体实施方式实施例1Ag纳米线/PZS/ZnO纳米粒子的制备在100ml圆底烧瓶中加入0.05g银纳米线，0.01g六氯环三膦腈和0.025g4,4’-二羟基二苯酚，随后倒入50ml无水四氢呋喃和50ml无水乙醇混合溶剂。超声分散加入5ml三乙胺，该溶液在室温下超声反应10h(50w)，然后将溶液以8000r/min的转速离心。分别用去离子水和四氢呋喃洗，放入真空干燥箱50℃，干燥24h，得到Ag纳米线/PZS复合材料。在三口瓶中加入0.05gAg/PZS,超声后加入0.5g醋酸锌，125ml一缩二乙二醇、5ml水组成的溶液，超声半小时后置于175℃油浴中磁力搅拌1.5h。静置一段时间后将反应液离心，沉淀物用去离子水和95％乙醇各洗3次，然后在50℃下真空干燥24h，即得Ag纳米线/PZS/ZnO纳米粒子夹心复合材料。合成得到的Ag纳米线/PZS/ZnO纳米粒子夹心复合材料可用于光电催化领域。图1是实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）称取一定质量的纳米线，将其超声分散在一定量溶剂中，依次加入一定量六氯环三膦腈、4,4’‑二羟基二苯砜、三乙胺，在一定反应条件下进行原位聚合；经后处理后，得到纳米线/聚膦腈复合材料；（2）称取一定质量的纳米线/聚膦腈复合材料，加入溶剂、金属盐、一定反应条件下在聚合物表面原位生成金属或金属氧化物纳米粒子；经后处理后，得到纳米线/聚膦腈/纳米颗粒夹心复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法，其特征在于按以下步骤进行：（1）称取一定质量的纳米线，将其超声分散在一定量溶剂中，依次加入一定量六氯环三膦腈、4,4’-二羟基二苯砜、三乙胺，在一定反应条件下进行原位聚合；经后处理后，得到纳米线/聚膦腈复合材料；（2）称取一定质量的纳米线/聚膦腈复合材料，加入溶剂、金属盐、一定反应条件下在聚合物表面原位生成金属或金属氧化物纳米粒子；经后处理后，得到纳米线/聚膦腈/纳米颗粒夹心复合材料。2.根据权利要求1所述的纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法，其特征在于所述的聚合物为聚（环三膦腈-co-4,4’-二羟基二苯砜）。3.根据权利要求1所述的纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法，其特征在于其中步骤（1）所述的纳米线可以是金属纳米线，如Au，Ag，Cu，Pt，Si，Fe，Co，Ni，Zn等纳米线，也可以是金属氧化物纳米线，如ZnO，Fe3O4，CuO，SiO2，TiO2等金属氧化物纳米线。4.根据权利要求1所述的纳米线/聚合物/纳米颗粒夹心复合材料的制备方法，其特征在于其中步骤（2）所述的纳米颗粒可以是金属纳米颗粒，如Au，Ag，Cu，Pt，Si，Fe，Co，Ni，Zn等纳米颗粒，也可以是金属氧化物纳米颗粒，如ZnO，Fe3O4，CuO，SiO2，TiO2等金属氧化物纳米颗粒。5.根据权利要求1所述的纳米...

【专利技术属性】
技术研发人员：张小燕，巩新池，韩同伟，李圣远，华明清，程秀美，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32