一种金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子及其制备方法，属于复合材料技术领域。本发明专利技术对二氧化钛纳米线进行金属掺杂，从而提高其物理化学性质，增强与嵌段共聚物的复合能力。本发明专利技术采用紫外光聚合诱导自组装法，在紫外光条件下，聚4

【技术实现步骤摘要】
一种金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的制备方法


[0001]本专利技术涉及复合材料
，特别涉及一种金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子制备方法。

技术介绍

[0002]无机/聚合物复合纳米粒子可以实现聚合物和无机纳米材料的优势互补，是一类重要的前沿新材料。在无机/聚合物复合纳米粒子中，其聚合物部分多以均聚物为主，且复合粒子的形貌较为单一。与均聚物相比，嵌段共聚物可以通过改变分子量、嵌段组成和溶剂性质等来调控其自组装行为，从而得到更加丰富和高级的聚合物纳米结构。
[0003]通常地，无机/嵌段共聚物复合纳米粒子的制备，主要先合成具有精确结构的嵌段聚合物，再通过溶剂诱导法、透析法等，将无机纳米粒子与嵌段共聚物进行自组装，最终得到无机/嵌段共聚物复合纳米粒子。然而，目前这些方法制备过程较为复杂，产率低，所得复合纳米粒子形貌不规整，并且难以在原位聚合过程中实现形貌的可控调控。
[0004]一维二氧化钛纳米线是二氧化钛的重要存在形式之一，因其具有取向的一维结构、较大的比表面积和易分离的光生电子
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空穴等性质，所以引起人们的广泛研究。一维二氧化钛纳米线具有独特的光、电和热等特性，若将一维二氧化钛纳米线与嵌段共聚物进行一步原位复合，得到新型的无机/嵌段共聚物复合纳米粒子，有望在生物医药、催化、传感和自组装等领域展现广阔的应用前景。

技术实现思路

[0005]有鉴于此，本专利技术目的在于提供一种金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子，本专利技术提供的方法操作简单，所得复合纳米粒子形貌规整。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0007]本专利技术提供了一种金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
[0008]将纳米二氧化钛、氯化钠、磷酸氢二钠和掺杂金属硝酸盐混合，研磨，得到前驱体粉末，所述掺杂金属为钴、铬和镉中的一种或几种；
[0009]对所述前驱体粉末进行加热熔融，冷却后得到固体产物，将所述固体产物转移至水中煮沸，得到金属掺杂二氧化钛纳米线；
[0010]将所述金属掺杂二氧化钛纳米线、聚4
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乙烯基吡啶大分子链转移剂、苯乙烯、光引发剂与甲醇混合，在紫外光条件下进行聚合反应，得到金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子。
[0011]优选的，所述纳米二氧化钛、氯化钠、磷酸氢二钠和金属硝酸盐的质量比为1：4：1：0.6～1。
[0012]优选的，所述纳米二氧化钛的粒径为10～50nm；所述纳米二氧化钛为二氧化钛
P25。
[0013]优选的，所述加热熔融的温度为700～900℃，保温时间为6～12h。
[0014]优选的，所述金属掺杂二氧化钛纳米线的长度为1～10μm，长径比为100～1000:1。
[0015]优选的，所述金属掺杂二氧化钛纳米线与聚4
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乙烯基吡啶的质量比为1～50:100；聚4
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乙烯基吡啶与苯乙烯的质量比为1:10～50。
[0016]优选的，所述光引发剂为偶氮类光引发剂；聚4
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乙烯基吡啶与光引发剂的质量比为1:0.001～0.01。
[0017]优选的，所述紫外光的光源强度为1～10mW/cm2；聚合反应时间为3～12h。
[0018]本专利技术提供了上述制备方法制备得到的金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子，包括金属掺杂二氧化钛纳米线和负载在金属掺杂二氧化钛纳米线表面的嵌段共聚物胶束纳米粒子，所述嵌段共聚物胶束纳米粒子为聚4
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乙烯基吡啶
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b
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聚苯乙烯嵌段共聚物。
[0019]本专利技术提供了一种金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：将纳米二氧化钛、氯化钠、磷酸氢二钠和掺杂金属硝酸盐混合，研磨，得到前驱体粉末，所述掺杂金属为钴、铬和镉中的一种或几种；对所述前驱体粉末进行加热熔融，冷却后得到固体产物，将所述固体产物转移至去离子水中煮沸，得到金属掺杂二氧化钛纳米线；将所述金属掺杂二氧化钛纳米线、聚4
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乙烯基吡啶(P4VP)大分子链转移剂、苯乙烯、光引发剂与甲醇混合，在紫外光条件下进行聚合反应，得到金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子。本专利技术使用钴、铬和镉作为掺杂元素，能够对二氧化钛纳米线的表面掺杂改性，从而提高其物理化学性质的作用，有利于嵌段共聚物与二氧化钛纳米线的复合。本专利技术使用聚4
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乙烯基吡啶作为大分子链转移剂，在紫外光条件下，大分子链转移剂与苯乙烯发生嵌段聚合，并原位聚合过程中与二氧化钛纳米线发生共组装，得到金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子。本专利技术采用紫外光聚合诱导自组装制备方法，具有实验操作简单，产率高和纳米材料尺寸可调等优点，可以通过紫外光强度、金属掺杂二氧化钛纳米线的种类、单体用量和反应时间等调控复合纳米粒子形貌。
附图说明
[0020]图1为本专利技术实施实例1中所得的镉掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的SEM图；
[0021]图2为本专利技术实施实例2中所得的铬掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的SEM图；
[0022]图3为本专利技术实施实例3中所得的钴掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的SEM图；
[0023]图4为本专利技术实施实例4中所得的钴掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的SEM图；
[0024]图5为本专利技术实施实例5中所得的钴掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的SEM图；
[0025]图6为本专利技术对比例1中所得的嵌段共聚物纳米粒子的SEM图；
[0026]图7为本专利技术对比例2中所得的嵌段共聚物纳米粒子的SEM图。
具体实施方式
[0027]本专利技术提供了一种金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：
[0028]将纳米二氧化钛、氯化钠、磷酸氢二钠和掺杂金属硝酸盐混合，研磨，得到前驱体粉末，所述掺杂金属为钴、铬和镉中的一种或几种；
[0029]对所述前驱体粉末进行加热熔融，冷却后得到固体产物，将所述固体产物转移至水中煮沸，得到金属掺杂二氧化钛纳米线；
[0030]将所述金属掺杂二氧化钛纳米线、聚4
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乙烯基吡啶大分子链转移剂、苯乙烯、光引发剂与甲醇混合，在紫外光条件下进行聚合反应，得到金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子。
[0031]本专利技术将纳米二氧化钛、氯化钠、磷酸氢二钠和掺杂金属硝酸盐混合，研磨，得到前驱体粉末，所述掺杂金属为钴、铬和镉中的一种或几种。在本专利技术中，所述金属盐优选为硝酸钴、硝酸铬和硝酸镉中的一种或几种；在本专利技术中，所述纳米二氧化钛的粒径优选为10～50nm，更优选为25nm；所述纳米二氧化钛优选为二氧化钛P25。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：将纳米二氧化钛、氯化钠、磷酸氢二钠和掺杂金属硝酸盐混合，研磨，得到前驱体粉末，所述掺杂金属为钴、铬和镉中的一种或几种；对所述前驱体粉末进行加热熔融，冷却后得到固体产物，将所述固体产物转移至水中煮沸，得到金属掺杂二氧化钛纳米线；将所述金属掺杂二氧化钛纳米线、聚4
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乙烯基吡啶大分子链转移剂、苯乙烯、光引发剂与甲醇混合，在紫外光条件下进行聚合反应，得到金属掺杂二氧化钛纳米线/嵌段共聚物复合纳米粒子。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化钛、氯化钠、磷酸氢二钠和金属硝酸盐的质量比为1：4：1：0.6～1。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述纳米二氧化钛的粒径为10～50nm；所述纳米二氧化钛为二氧化钛P25。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述加热熔融的温度为700～900℃，保温时间为6～12h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属掺杂二...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘振中，袁太阳，陈瑛，应佳蕾，徐鑫磊，马春新，
申请(专利权)人：浙江大学台州研究院，
类型：发明
国别省市：