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专利号: 201810886458X
申请人: 青岛科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-10-10
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种金纳米粒子复合有机硅树脂的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)采用表面活性剂保护下的种子介导生长法制备金纳米粒子;

(2)利用步骤(1)中所制备的金纳米粒子,采用Stoeber水解法制备二氧化硅包覆的金纳米粒子;

(3)制备有机硅树脂预聚体;

(4)取步骤(2)中制备的二氧化硅包覆的金纳米粒子和步骤(3)中制备的有机硅树脂预聚体,通过溶剂辅助的复合过程制备金纳米粒子复合有机硅树脂材料。

2.根据权利要求1所述的金纳米粒子复合有机硅树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)为:以氯金酸为原料,在表面活性剂十六烷基三甲基溴化氨的保护下,用硼氢化钠还原制备金纳米种子溶液;

将金纳米种子溶液加入到生长液中,搅拌反应;

反应结束后,将反应产物离心、洗涤沉淀,得到金纳米粒子,将金纳米粒子分散在水中保存备用。

3.根据权利要求1所述的金纳米粒子复合有机硅树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)为:向步骤(1)中所得的金纳米粒子中加入巯丙基三甲氧基硅烷溶液,然后向体系中加入正硅酸乙酯,混合均匀后加入氨水形成碱性环境,搅拌反应;

反应结束后,产物经离心、洗涤后,得到二氧化硅包覆的金纳米粒子,分散于四氢呋喃中保存备用。

4.根据权利要求1所述的金纳米粒子复合有机硅树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)为:调节水的pH至弱酸性,然后加入正硅酸乙酯、烷基烷氧基硅烷和巯丙基三甲氧基硅烷作为有机硅树脂前驱物,搅拌反应,有机硅树脂前驱物发生水解、缩聚反应;

反应结束后,旋蒸除去溶剂和水至粘稠状,即得到有机硅树脂预聚体,向有机硅树脂预聚体中加入四氢呋喃稀释保存。

5.根据权利要求1所述的金纳米粒子复合有机硅树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)为:取步骤(2)中制备的二氧化硅壳层包覆的金纳米粒子分散于四氢呋喃溶剂中,加入步骤(3)中制备的有机硅树脂预聚体,充分搅拌使金纳米粒子与有机硅树脂预聚体混合,形成均一分散体系;

然后旋蒸除去溶剂至粘稠状,加入氨丙基三乙氧基硅烷,搅拌均匀后将分散体系倒入模具中,真空脱除气体和残余溶剂、固化,得到金纳米粒子复合有机硅树脂材料。

6.根据权利要求1所述的金纳米粒子复合有机硅树脂的制备方法,其特征在于,步骤(1)中所述的金纳米粒子为金纳米球或金纳米棒;

其中金纳米球的具体制备方法为:

种子溶液的制备:取十六烷基三甲基溴化铵溶液与氯金酸水溶液,混合均匀后,加入硼氢化钠溶液,25-28oC下均匀搅拌1-2 h得到棕黄色金纳米种子溶液;

整个反应溶液中十六烷基三甲基溴化铵、氯金酸和硼氢化钠的浓度分别为0.08-0.15 mol/L,0.2-0.3 mmol/L和0.5-0.8 mmol/L;

金纳米球的制备:取金纳米种子溶液加入到生长液中,在25-28oC下缓慢搅拌反应6-12小时,将反应后的溶液离心、洗涤,收集金纳米球沉淀,将金纳米球沉淀分散在水中备用;

所述生长液中,十六烷基三甲基溴化铵、氯金酸和抗坏血酸在生长液中的浓度分别为

0.02-0.05 mol/L、0.05-0.10 mmol/L和2.0-2.5 mmol/L;

向生长液中加入种子溶液的体积占生长液体积的百分比为1-10%;

金纳米棒的具体制备方法为:

o

种子溶液的制备:将十六烷基三甲基溴化铵溶液与氯金酸溶液混合均匀后,在25-28 C下加入硼氢化钠溶液,高速搅拌2-6 h得到棕黄色的金纳米种子溶液;

整个反应溶液中十六烷基三甲基溴化铵、氯金酸和硼氢化钠的浓度分别为0.08-0.15 mol/L,0.2-0.3 mmol/L和0.5-0.8 mmol/L;

o

金纳米棒的制备:在25-28C下,取上述种子溶液加入到生长液中,搅拌均匀后静置反应

6-12小时,将反应产物离心、洗涤,收集金纳米棒沉淀,将金纳米棒沉淀分散在水中备用;

所述生长液中,十六烷基三甲基溴化铵、氯金酸、硝酸银和抗坏血酸在生长液中的浓度分别为0.08-0.15 mol/L、0.4-0.7 mmol/L、0.3-1.5 mmol/L和0.5-0.8 mmol/L;

向生长液中加入种子溶液的体积占生长液体积的百分比为0.1-0.5%。

7.根据权利要求1所述的金纳米粒子复合有机硅树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)具体为:取步骤(1)制得的金纳米粒子的分散溶液,搅拌条件下逐滴加入巯丙基三甲氧基硅烷的乙醇溶液,用氨水调节溶液的pH至10-11,然后逐滴加入正硅酸乙酯的乙醇溶液,于25-

28oC下搅拌反应5-12 h;然后,离心、洗涤沉淀,得到二氧化硅包覆的金纳米球,并分散于四氢呋喃中;

加入的金纳米粒子为0.1-2 mg,加入的巯丙基三甲氧基硅烷和正硅酸乙酯的物质的量分别为1-5 mmol和20-100 mmol。

8.根据权利要求1所述的金纳米粒子复合有机硅树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(3)具体为:向水中加入稀盐酸,调节水的pH至3-4,然后加入正硅酸乙酯、烷基烷氧基硅和巯丙基三甲氧基硅烷,加热到40-70oC条件下搅拌反应4-6 h;反应结束后的溶液经过旋蒸,除去溶剂和水至残余底物为粘稠状,得到粘稠透明的液体即为有机硅树脂预聚体,加入四氢呋喃溶剂稀释后保存;

水、正硅酸乙酯、烷基烷氧基硅烷和巯丙基三甲氧基硅烷的体积比为1:0.1-0.5:0.1-

0.5:0.003-0.05。

9.根据权利要求1所述的金纳米粒子复合有机硅树脂的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,二氧化硅壳层包覆的银纳米粒子、有机硅树脂预聚体和氨丙基三乙氧基硅烷的质量分别为比为0.02-2 mg、0.3-1.0 g和2-20 mg。

10.一种金纳米粒子复合有机硅树脂,其特征在于,由权利要求1-9任一所述的方法制备得到。