论文摘要：聚乙烯吡咯烷酮辅助金属纳米复合粒子的制备与应用研究

近些年，金属纳米粒子凭借其尺寸较小、比表面积大以及表面化学效能高等特殊性质已经在电磁学、光学、生物医药学及力学等功能材料制备领域内取得瞩目的成果，成为纳米复合材料研究领域的一个新热点。金属纳米复合粒子在纳米材料体系中兼顾到性能差异较为明显的不同纳米粒子组分，在纳米尺度范围内各个组分之间产生相互作用，从而表现出特殊的光、电、磁及力学等优异性能。金属纳米复合粒子的研究主要包括将不同性质体系结构、不同粒子含量及不同组装方式进行复合，制备出性能先进且用途广泛的材料。因此，金属纳米复合粒子不仅具有明显的金属纳米颗粒本征性质，而且经过复合之后还表现出许多新的特殊效能，解决了金属纳米粒子单一组分在实际应用过程中由于自身尺寸等因素的局限，导致其特殊的使用性能无法有效发挥出来的弊端。但是，金属纳米粒子在实际应用过程中表现出一系列不容忽视的问题。例如，催化反应过程中金属纳米颗粒容易团聚、粒子在聚合物基底表面分散不均以及其自身保护和抗氧化能力较差等。金属纳米粒子在使用当中暴露出的弊端使其比表面积及催化效率大幅降低，使得粒子本身特有的优越性能不能充分的发挥出来。因此，研究创新方法制备性质稳定的功能化金属纳米复合粒子材料是非常必要的。本研究工作首先基于磺化聚苯乙烯(SPS)微球模板借助聚乙烯吡咯烷酮(PVP)分散稳定与还原的双重作用制备SPS@Ag纳米复合微球。同时借助“模板法”制备一种单分散介孔SiO2棒状纳米粒子并在其表面还原负载Ag纳米颗粒构筑棒状SiO2@Ag复合纳米结构。同时对两种金属纳米复合粒子材料有机染料催化、抗菌特性及SERS效应做了深入研究。具体而言，研究内容及表征结果如下:

(1) 在偶氮二异丁腈(AIBN)引发作用下，以苯乙烯(St)为单体制备聚苯乙烯(PS)微球，最终得到PS粉体。然后用浓H2SO4磺化处理上一步得到PS微球产物，获得尺寸均一的磺化PS微球(SPS)。以磺化PS微球为模板，在新制银氨溶液中利用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)将[Ag(NH3)2]+成功还原成Ag纳米颗粒负载磺化PS微球表面，制备出SPS@Ag纳米复合微球。借助拉曼光谱仪表征该复合微球对青霉素G钠和氯霉素的SERS效应，并且将其作为抑菌基底材料研究此复合粒子对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌性质。

 (2) 应用表面活性剂模板法，以阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和三嵌段高分子聚合物(F127)作为模板，在碱性水溶液下加入正硅酸乙酯(TEOS)作为硅源合成棒状SiO2纳米粒子。将得到的SiO2粒子在盐酸和乙醇的混合溶液下回流洗脱，形成介孔孔道明显、比表面积较大的介孔SiO2棒状纳米粒子。PVP的特殊双重作用下，在介孔SiO2粒子表面还原负载Ag纳米颗粒构筑棒状SiO2@Ag纳米复合结构。以该棒状复合粒子作为催化剂研究其对KBH4还原有机染料分子罗丹明B的催化效能。同时将其作为基底材料在拉曼光谱仪下研究该复合粒子的拉曼增强效应，目标检测分子选用青霉素G钠和氯霉素。

 

关键词：金属纳米复合粒子，磺化PS，聚乙烯吡咯烷酮，介孔SiO2，表面增强拉曼光谱(SERS)，催化，抗菌。

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