一种水溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种水溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法及其应用，采用β‑环糊精为最初反应原料，经修饰合成大分子引发剂，采用ATRP技术，以及ATRP和“链接”化学(Click Chemistry)相结合的技术，制得多臂星形嵌段共聚物，以溶液相合成法为基础，以该多臂星形嵌段共聚物为单分子胶束模板，制得尺寸均一且分散性良好的水溶性二氧化钛纳米颗粒。本发明专利技术制得的TiO2纳米颗粒质量稳定，颗粒尺寸大小均一，且能够稳定在纳米级，能够有效保证TiO2纳米颗粒性能的发挥。本发明专利技术对TiO2纳米颗粒的表面进行修饰，能够使其均匀的分散在水中，避免发生团聚效应。

Preparation method and application of water soluble titanium dioxide nanoparticles

The invention discloses a preparation method and application of a water-soluble titanium dioxide nanoparticle. By using beta cyclodextrin as the initial reaction material, modified synthesis of large molecular initiator, ATRP technology, and ATRP and \Click Chemistry\ technique, a multi arm star block copolymer is prepared to dissolve. On the basis of liquid phase synthesis, using the multi arm star shaped block copolymer as a single molecular micelle template, a homogeneous and well dispersible water soluble titanium dioxide nanoparticle was prepared. The TiO2 nanoparticles made by the invention have stable quality, uniform particle size, and can be stable at nanoscale, and can effectively ensure the performance of TiO2 nanoparticles. The invention modifies the surface of TiO2 nanoparticles, and enables them to disperse evenly in water and avoid agglomeration effect.

【技术实现步骤摘要】
一种水溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法及其应用
本专利技术涉及一种水溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法及其应用，属于无机纳米材料合成

技术介绍
一般称有一维以上尺寸在1-100nm或由它们为基本单元构成的物质为纳米材料，这大约相当于10-100个原子紧密排列在一起的尺度。纳米材料由于具有表面效应、微尺寸效应、以及量子隧道效应等独特的效应，因而呈现出独特的电学、光学、磁学以及催化性能。二氧化钛作为一种典型的N型半导体，有带隙较宽、生物相容性好、抗各种化学腐烛，人体无毒害的特点，同时具有良好的光折射力、光催化性能、光电转换率、抗菌效率，已经广泛应用于化妆品、涂料、水体净化、空气净化、太阳能电池、染料敏化电池、生物医药及抗菌消毒等多个领域。光催化氧化技术具有高效、节能、清洁无毒等突出优点，是一项具有广泛应用前景的新型的空气污染和水污染处理技术。二氧化钛光催化研究起源于1979年Fujishima和Honda以二氧化钛薄膜为电极，用光能分解水的实验。自此，二氧化钛光催化技术就引起了科学家的广泛关注。二氧化钛在太阳光和可见光照射下，会产生大量的电子空穴和极强氧化作用的活性氧，可以将吸附在二本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将β‑环糊精溶解在N‑甲基吡咯烷酮，置于0℃条件下加入2‑溴异丁酰溴，常温反应，制得星状大分子引发剂21Br‑β‑CD；(2)将星状大分子引发剂21Br‑β‑CD通过ATRP聚合反应引发丙烯酸叔丁酯单体聚合，制得多臂星形β‑CD‑g‑PtBA；(3)将多臂星形β‑CD‑g‑PtBA进行叠氮化处理，再以端基修饰为带炔基的单甲氧基聚乙二醇为最外段嵌段的前驱体，制备星形嵌段聚合物β‑CD‑g‑[PtBA‑b‑PEG]；(4)将星形嵌段聚合物β‑CD‑g‑[PtBA‑b‑PEG]溶解在二氯甲烷中，加入三氟乙酸，常温条件下水解得到多臂...

【技术特征摘要】
1.一种水溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将β-环糊精溶解在N-甲基吡咯烷酮，置于0℃条件下加入2-溴异丁酰溴，常温反应，制得星状大分子引发剂21Br-β-CD；(2)将星状大分子引发剂21Br-β-CD通过ATRP聚合反应引发丙烯酸叔丁酯单体聚合，制得多臂星形β-CD-g-PtBA；(3)将多臂星形β-CD-g-PtBA进行叠氮化处理，再以端基修饰为带炔基的单甲氧基聚乙二醇为最外段嵌段的前驱体，制备星形嵌段聚合物β-CD-g-[PtBA-b-PEG]；(4)将星形嵌段聚合物β-CD-g-[PtBA-b-PEG]溶解在二氯甲烷中，加入三氟乙酸，常温条件下水解得到多臂星形嵌段共聚物β-CD-g-[PAA-b-PEG]；(5)将多臂星形嵌段共聚物β-CD-g-[PAA-b-PEG]作为单分子胶束模板，再以可溶性含二氧化钛化合物为前驱体，制得水溶性二氧化钛纳米颗粒。2.根据权利要求1所述的水溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述的β-环糊精和2-溴异丁酰溴的摩尔比为1：42。3.根据权利要求1所述的水溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(2)的具体方法为：在安瓿瓶中加入0.0707gCuBr、0.1707gPMDETA、0.1g21Br-β-CD、20mL丙烯酸叔丁酯单体、20mL丁酮，置于液氮中通过冷冻－抽真空脱气－解冻进行脱气，循环三次，密闭后把安瓿瓶放入60℃油浴中，磁力搅拌12-24h；取出安瓿瓶，将其投入冰水混合物中，终止反应；加入丙酮稀释，上样于中性氧化铝柱，收集流出液，在-20℃甲醇与4℃水的混合液中沉淀，甲醇与水的体积比为1：1，所得白色粉末状产物在50℃下真空干燥12h，即得。4.根据权利要求1所述的水溶性二氧化钛纳米颗粒的制备方法，其特征在于，步骤(3)的具体方法为：(a)星形端基叠氮化PtBA的合成取上述所得β-CD-g-PtBA3.60g，溶于15mLDMF中，加入叠氮化钠，叠氮化钠和β-CD-g-PtBA中Br原子的摩尔比为10：1，在室温条件下密封搅拌24h；再加入丙酮稀释，上样于中性氧化铝柱，收集流出液，在-20℃甲醇与4℃水的混合液中沉淀，甲醇与水的体积比为1：1，所得白色粉末状产物置于在50℃下真空干燥12h即得，命名为β-CD-g-PtBA-N3；(b)二苯甲基钠DPMNa的合成将100mL四氢呋喃和7.7g萘加入到250mL三口烧瓶中，开启搅拌，等萘完全溶解后，在惰性气体氩气的保护下加入1.38g金属钠，在40℃条件下反应4h，然后加...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴东杰，吴斌，刘刚，于航，
申请(专利权)人：洛阳量子纳米科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41