一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法，属于半导体聚合物纳米材料技术领域。该方法包括以下步骤：配制oxe

【技术实现步骤摘要】
一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法


[0001]本专利技术涉及半导体聚合物纳米材料
，具体涉及一种多形 态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法。

技术介绍

[0002]纳米材料自组装是材料和化学科学的发展前沿，也是构筑各类新 型功能性纳米材料的摇篮。多级结构纳米组装体可以在各种应用中展 现出其独特的集体性质，而这些特性是单个纳米粒子难以实现的。近 年来，人们对纳米颗粒形态精确控制的兴趣与日俱增，因为这有助于 发展新颖的功能性、多样性、响应性的智能胶体组装体。在过去的几 十年中，科学家们广泛的研究了半导体纳米晶体，磁性纳米粒子，和 金属纳米棒等无机材料的自组装行为，并构建了各式各样的形貌与多 级纳米结构。另一方面，嵌段共聚物、树枝状聚合物和多肽等柔性材 料的自组装行为也有广泛报道。柔性聚合物可以自组装成囊泡、椭圆 体、线和管等微米结构和纳米结构，并在药物输送、纳米反应器、组 织工程和治疗诊断学中得到广泛应用。
[0003]构筑共轭纳米结构并控制其自组装是分子、超分子和有机电子学 领域的关键问题。然而，由于半导体聚合物具有刚性疏水主链骨架， 其自组装是极具挑战性的。在这方面，以往的研究主要集中在聚噻吩 基嵌段聚合物上，并通过自组装获得了一些复杂结构，如纳米星、纳 米粒子束、分离和支化的纳米纤维。鉴于存在大量的各种类型半导体 聚合物，因此迫切需要开发不同半导体聚合物的复杂纳米结构，并进 一步探索它们的光物理特性。
[0004]半导体聚合物纳米粒子(SPNs)已被证明是生物医学和光电子学 极具潜力的光电材料。制备半导体聚合物纳米粒子的典型方法包括在 水溶液中的聚合物再沉淀法和通过单体聚合的直接合成法。由于半导 体聚合物纳米粒子是无定形的，没有优选的形状，大多数方法都会产 生球形纳米颗粒，只有极少数例外。最近，Mecking小组报告了通过 直接合成法制备的椭圆体半导体聚合物纳米颗粒，椭圆体半导体聚合 物纳米颗粒的尺寸在50
‑
180nm范围内，且形状分布均匀，特别适合 用于构建定向特性的光电器件。该方法尽管已经取得了一定进步，但 对于更小尺寸的半导体聚合物纳米颗粒，由于更高的比表面积和更的 小表面张力，导致半导体聚合物在制备过程中更趋向与形成完全球形 的形态。尽管诸如光刻和薄膜拉伸等物理方法也可以产生各向异性纳 米结构，但对于生物医学应用来说，湿化学方法更具优势。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供了一种多形态各向异性半导 体聚合物纳米结构的制备方法；通过简单的一步制备方法，用于将半 导体聚合物组装成复杂的纳米结构，包括纳米球、纳米椭圆体、三角 形纳米环和纳米线。将半导体聚合物的四氢呋喃溶液与水快速混合会 产生单分散的球形纳米颗粒。通过在制备过程中的水中添加曲拉通 X
‑
100
(TritonX
‑
100)，获得了椭圆形半导体聚合物纳米颗粒，其随后 可以逐步自组装成纳米三角环和纳米线。
[0006]本专利技术提供的一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制 备方法，包括以下步骤：配制oxe
‑
PFO半导体聚合物浓度为100
‑
300 μg/mL和聚苯乙烯马来酸酐浓度为20
‑
60μg/mL的四氢呋喃混合溶 液；然后，在剧烈超声震荡条件下(超声频率：40kHz，超声功率≥ 130W)，将混合溶液快速注入到曲拉通X
‑
100水溶液中，并继续超 声反应；在氮气的保护下除去四氢呋喃，得到多形态各向异性半导体 聚合物纳米结构；所述多形态包括椭圆形(椭球体)、三角形(三角 环)或线形中的任意一种；所述混合溶液与曲拉通X
‑
100水溶液的体 积比为1:4
‑
10。
[0007]在较优的技术方案中，所述曲拉通X
‑
100水溶液的质量分数为 0.05
‑
0.25wt％。
[0008]在较优的技术方案中，超声反应为1
‑
3min。
[0009]本专利技术还提供了采用上述方法制备的椭圆形各向异性半导体聚 合物纳米结构，所述混合溶液与曲拉通X
‑
100水溶液的体积比为 1
‑
2:10。
[0010]本专利技术还提供了采用上述方法制备的三角形各向异性半导体聚 合物纳米结构，所述混合溶液中oxe
‑
PFO半导体聚合物浓度为 200
‑
300μg/mL；所述混合溶液与曲拉通X
‑
100水溶液的体积比为 2
‑
4:10。
[0011]本专利技术还提供了采用上述方法制备的线形各向异性半导体聚合 物纳米结构，所述混合溶液中oxe
‑
PFO半导体聚合物浓度为100
‑
200 μg/mL；所述混合溶液与曲拉通X
‑
100水溶液的体积比为2
‑
4:10。
[0012]本专利技术技术方案具有如下优点：
[0013]本专利技术提供了一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制 备方法，所制备的不同形态的纳米结构表现出与形状相关的吸收光谱 和荧光量子产率。本专利技术提供的方法制备的纳米结构稳定且坚固，掺 杂部分小分子和其他聚合物也不会改变其形态。聚合物侧链中的氧杂 环丁烷基团和溶剂中表面活性剂的存在对于各向异性组装是决定性 的，本专利技术通过改变聚合物浓度和与表面活性剂的体积比，从而对半 导体聚合物纳米结构进行自主装多级结构调控；对于通过合理设计其 侧链官能团来进一步探索半导体聚合物纳米结构具有启发意义。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方 案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简 单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式， 对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可 以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1是由半导体聚合物PFO和oxe
‑
PFO组装而成的纳米结构形 态的透射电镜图像；
[0016](a
‑
d)无明显形貌变化的PFO球形纳米颗粒；(e
‑
h)在与那些PFO 纳米颗粒相同的条件下制备的oxe
‑
PFO纳米结构。
[0017]图2是自组装半导体聚合物纳米结构的透射电镜(TEM)图像；
[0018](a)球体；(b)椭球体；(c)三角环；(d)线状；(e)oxe
‑
PFO和PFO聚 合物的1HNMR；(f)不同纳米结构的长宽比分布。
[0019]图3是半导体聚合物纳米结构在0.25wt％曲拉通X
‑
100存在下在 水中自组装的形态演变；
[0020](a)椭球体；(b)椭球体和三角环；(c)三角环；(d)椭球体；(e)椭本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：配制oxe
‑
PFO半导体聚合物浓度为100
‑
300μg/mL和聚苯乙烯马来酸酐浓度为20
‑
60μg/mL的四氢呋喃混合溶液；在剧烈超声震荡条件下，将混合溶液快速注入到曲拉通X
‑
100水溶液中，并继续超声反应；在氮气的保护下除去四氢呋喃，得到多形态各向异性半导体聚合物纳米结构；所述多形态包括椭圆形、三角形或线形中的任意一种；所述混合溶液与曲拉通X
‑
100水溶液的体积比为1
‑
4:10。2.根据权利要求1所述的一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法，其特征在于，所述超声震荡条件为：超声频率：40kHz，超声功率≥130W。3.根据权利要求1所述的一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法，其特征在于，所述曲拉通X
‑
100水溶液的质量分数为0.05
‑
0.25wt％。4.根据权利要求1所述的一种多形态各向异性半导体聚合物纳米结构的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈昊彬，吴长锋，门孝菊，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：