一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法技術(shù)

一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法。本發(fā)明專利技術(shù)涉及有機(jī)無機(jī)復(fù)合納米粒子制備領(lǐng)域，特別是涉及一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法。本發(fā)明專利技術(shù)是要解決現(xiàn)有方法不能有效的防止金屬納米顆粒團(tuán)聚和氧化，且成本高的問題。方法：一、功能化金屬納米顆粒；二、功能化后的金屬納米顆粒、蒸餾水、無水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮混合，得到反應(yīng)體系，將反應(yīng)體系的溫度升溫至45℃后，向反應(yīng)體系中加入苯乙烯和偶氮二異丁腈，將反應(yīng)體系的溫度升溫至81℃～84℃，攪拌2h，向反應(yīng)體系中加入飽和氯化鈉溶液進(jìn)行破乳，對油相進(jìn)行減壓抽濾后洗滌，真空烘干，得到聚苯乙烯包覆的金屬納米顆粒。本發(fā)明專利技術(shù)用于金屬納米顆粒進(jìn)行包覆，防止金屬納米顆粒團(tuán)聚和氧化。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法
本專利技術(shù)涉及有機(jī)無機(jī)復(fù)合納米粒子制備領(lǐng)域，特別是涉及一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法。
技術(shù)介紹
近年來，納米材料已經(jīng)成為研究領(lǐng)域的前沿，由于尺寸效應(yīng)帶來的獨(dú)特性能，使得其在電學(xué)、磁學(xué)、催化等各個(gè)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。到目前為止，雖然很多金屬納米材料的制備方法已經(jīng)很成熟，但是還是無法很好地解決金屬納米顆粒表面強(qiáng)的相互作用而導(dǎo)致的團(tuán)聚問題。更重要的金屬納米顆粒巨大的比表面積和表面能，使得金屬納米顆粒更容易被氧氣氧化。因此，前人們開始通過在金屬納米顆粒表面進(jìn)行表面修飾，來降低納米顆粒的表面能，來試圖解決團(tuán)聚問題。但是這些表面修飾方法大多復(fù)雜，試劑也較昂貴。其中一種修飾方法就是利用高分子原位聚合的方法。這種方法反應(yīng)條件溫和、單體選擇范圍廣，是一種新發(fā)展起來的可控“活性”聚合方法。這種高分子的有效包覆，不僅能改善金屬納米顆粒的團(tuán)聚問題，還能有效的阻隔空氣中的水分子和氧氣跟金屬納米顆粒之間的作用，大大地拓寬了金屬納米顆粒在實(shí)際中的應(yīng)用。近些年來，以制備具有核殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)的文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，Liang等(LiangF，ZhangL，etal.[J].Appl.Phys.Lett.2016，108:072902)在Ag納米顆粒外面包覆一層大約8～10納米厚的TiO2，制備了Ag@TiO2核殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒。Zhou等(ZhouY.C，WangL，etal.[J].Appl.Phys.Lett.2012，101:012903)制備了Ag@SiO2核殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒，其中SiO2殼結(jié)構(gòu)大約40納米。盡管TiO2、SiO2等作為金屬納米顆粒的殼層，能夠有效的阻隔金屬納米顆粒與空氣接觸，但是TiO2、SiO2表面能高，易于團(tuán)聚，而且制備過程繁瑣，生產(chǎn)成本高。開發(fā)一種常見的有機(jī)非極性，價(jià)廉、來源廣泛并具有成熟的制備工藝的聚合物作為包覆金屬納米顆粒的材料，并且能夠有效的防止金屬納米顆粒團(tuán)聚和氧化，是目前研究的主要問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是要解決現(xiàn)有方法不能有效的防止金屬納米顆粒團(tuán)聚和氧化，且成本高的問題，而提供一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法。本專利技術(shù)一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法具體是按以下步驟進(jìn)行：一、采用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷對金屬納米顆粒進(jìn)行功能化，得到功能化后的金屬納米顆粒；所述3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷與金屬納米顆粒的體積比為1:(1～2)；二、將功能化后的金屬納米顆粒、蒸餾水、無水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮混合，得到反應(yīng)體系，然后將反應(yīng)體系的溫度從室溫升溫至45℃后，再向反應(yīng)體系中加入苯乙烯和偶氮二異丁腈，將反應(yīng)體系的溫度從45℃升溫至81℃～84℃，在溫度為81℃～84℃、攪拌速率為200～400r/min的條件下攪拌2h，反應(yīng)完成后，向反應(yīng)體系中加入飽和氯化鈉溶液進(jìn)行破乳，對油相進(jìn)行減壓抽濾后先采用蒸餾水洗滌3～5次再采用無水乙醇洗滌3～5次，在溫度為60℃的條件下真空烘干，得到聚苯乙烯包覆的金屬納米顆粒；所述功能化后的金屬納米顆粒與蒸餾水的體積比為1:(140～150)；所述無水乙醇與蒸餾水的體積比為1:(3～4)；所述聚乙烯吡咯烷酮與苯乙烯的質(zhì)量比為1:(5～10)；所述功能化后的金屬納米顆粒與苯乙烯的體積比為1:(1.1～3.3)；所述偶氮二異丁腈和苯乙烯的質(zhì)量比為1:(50～100)。本專利技術(shù)的有益效果：本方法通過調(diào)整金屬納米顆粒和苯乙烯的體積比，來控制包覆在金屬納米顆粒表面聚苯乙烯殼層的厚度，來達(dá)到防止金屬納米顆粒團(tuán)聚和氧化的作用，工藝簡單，成本低廉，大大地拓寬了金屬納米顆粒在實(shí)際中的應(yīng)用。附圖說明圖1為實(shí)施例一得到的聚苯乙烯包覆的銅納米顆粒的透射電鏡圖；圖2為實(shí)施例二得到的聚苯乙烯包覆的銅納米顆粒的透射電鏡圖；圖3為實(shí)施例三得到的聚苯乙烯包覆的銅納米顆粒的透射電鏡圖。具體實(shí)施方式具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法具體是按以下步驟進(jìn)行：一、采用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷對金屬納米顆粒進(jìn)行功能化，得到功能化后的金屬納米顆粒；所述3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷與金屬納米顆粒的體積比為1:(1～2)；二、將功能化后的金屬納米顆粒、蒸餾水、無水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮混合，得到反應(yīng)體系，然后將反應(yīng)體系的溫度從室溫升溫至45℃后，再向反應(yīng)體系中加入苯乙烯和偶氮二異丁腈，將反應(yīng)體系的溫度從45℃升溫至81℃～84℃，在溫度為81℃～84℃、攪拌速率為200～400r/min的條件下攪拌2h，反應(yīng)完成后，向反應(yīng)體系中加入飽和氯化鈉溶液進(jìn)行破乳，對油相進(jìn)行減壓抽濾后先采用蒸餾水洗滌3～5次再采用無水乙醇洗滌3～5次，在溫度為60℃的條件下真空烘干，得到聚苯乙烯包覆的金屬納米顆粒；所述功能化后的金屬納米顆粒與蒸餾水的體積比為1:(140～150)；所述無水乙醇與蒸餾水的體積比為1:(3～4)；所述聚乙烯吡咯烷酮與苯乙烯的質(zhì)量比為1:(5～10)；所述功能化后的金屬納米顆粒與苯乙烯的體積比為1:(1.1～3.3)；所述偶氮二異丁腈和苯乙烯的質(zhì)量比為1:(50～100)。本實(shí)施方式中步驟一所述采用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷對金屬納米顆粒進(jìn)行功能化具體是按以下步驟進(jìn)行：3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷與金屬納米顆粒以體積比為1:(1～2)混合，攪拌24小時(shí)后離心，然后在0.01MPa的真空環(huán)境中60℃下烘干。具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中所述3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷與功能化后的金屬納米顆粒的體積比為1:1.5。其它與具體實(shí)施方式一相同。具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：步驟二中所述聚乙烯吡咯烷酮與苯乙烯的質(zhì)量比為1:8。其它與具體實(shí)施方式一或二相同。具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟二中所述偶氮二異丁腈和苯乙烯的質(zhì)量比為1:60。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至四之一不同的是：步驟二中所述所述偶氮二異丁腈和苯乙烯的質(zhì)量比為1:80。其它與具體實(shí)施方式一至四之一相同。通過以下實(shí)施例驗(yàn)證本專利技術(shù)的有益效果：實(shí)施例一：一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法具體是按以下步驟進(jìn)行：一、采用0.11g3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷對1.5g銅納米顆粒進(jìn)行功能化，得到功能化后的銅納米顆粒；二、將功能化后的銅納米顆粒、25mL的蒸餾水、8mL的無水乙醇和0.02g聚乙烯吡咯烷酮混合，得到反應(yīng)體系，然后將反應(yīng)體系的溫度從室溫升溫至45℃后，再向反應(yīng)體系中加入0.1687g苯乙烯和0.0033g偶氮二異丁腈，將反應(yīng)體系的溫度從45℃升溫至81℃～84℃，在溫度為81℃～84℃、攪拌速率為200～400r/min的條件下攪拌2h，反應(yīng)完成后，向反應(yīng)體系中加入飽和氯化鈉溶液進(jìn)行破乳，對油相進(jìn)行減壓抽濾后先采用蒸餾水洗滌3～5次再采用無水乙醇洗滌3～5次，放入真空干燥箱抽真空至0.01MPa，并在溫度為60℃的條件下烘干24小時(shí)后得到聚苯乙烯包覆的銅納米顆粒。實(shí)施例一是以銅納米顆粒和苯乙烯的體積比為1：1.1的條件下合成的。圖1為實(shí)施例一得到的聚苯乙烯包覆的銅納米本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法，其特征在于聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法具體是按以下步驟進(jìn)行：一、采用3?(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷對金屬納米顆粒進(jìn)行功能化，得到功能化后的金屬納米顆粒；所述3?(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷與金屬納米顆粒的體積比為1:(1～2)；二、將功能化后的金屬納米顆粒、蒸餾水、無水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮混合，得到反應(yīng)體系，然后將反應(yīng)體系的溫度從室溫升溫至45℃后，再向反應(yīng)體系中加入苯乙烯和偶氮二異丁腈，將反應(yīng)體系的溫度從45℃升溫至81℃～84℃，在溫度為81℃～84℃、攪拌速率為200～400r/min的條件下攪拌2h，反應(yīng)完成后，向反應(yīng)體系中加入飽和氯化鈉溶液進(jìn)行破乳，對油相進(jìn)行減壓抽濾后先采用蒸餾水洗滌3～5次再采用無水乙醇洗滌3～5次，在溫度為60℃的條件下真空烘干，得到聚苯乙烯包覆的金屬納米顆粒；所述功能化后的金屬納米顆粒與蒸餾水的體積比為1:(140～150)；所述無水乙醇與蒸餾水的體積比為1:(3～4)；所述聚乙烯吡咯烷酮與苯乙烯的質(zhì)量比為1:(5～10)；所述功能化后的金屬納米顆粒與苯乙烯的體積比為1:(1.1～3.3)；所述偶氮二異丁腈和苯乙烯的質(zhì)量比為1:(50～100)。...

【技術(shù)特征摘要】
1.一種聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法，其特征在于聚苯乙烯包覆金屬納米顆粒的方法具體是按以下步驟進(jìn)行：一、采用3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷對金屬納米顆粒進(jìn)行功能化，得到功能化后的金屬納米顆粒；所述3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷與金屬納米顆粒的體積比為1:(1～2)；二、將功能化后的金屬納米顆粒、蒸餾水、無水乙醇和聚乙烯吡咯烷酮混合，得到反應(yīng)體系，然后將反應(yīng)體系的溫度從室溫升溫至45℃后，再向反應(yīng)體系中加入苯乙烯和偶氮二異丁腈，將反應(yīng)體系的溫度從45℃升溫至81℃～84℃，在溫度為81℃～84℃、攪拌速率為200～400r/min的條件下攪拌2h，反應(yīng)完成后，向反應(yīng)體系中加入飽和氯化鈉溶液進(jìn)行破乳，對油相進(jìn)行減壓抽濾后先采用蒸餾水洗滌3～5次再采用無水乙醇洗滌3～5次，在溫度為60℃的條件下真空烘干，得到聚苯乙烯包覆的金屬納米顆粒；所述功能化后的金屬納米顆粒與...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：楊文龍，林家齊，陳高汝，
申請(專利權(quán))人：哈爾濱理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：黑龍江,23