納米粒子是尺寸為1~100 nm 的超細(xì)粒子，由幾十到幾百個(gè)原子或分子構(gòu)成。納米粒子具有獨(dú)特的物理、化學(xué)和生物學(xué)特性，目前已被廣泛用于石油化工、醫(yī)藥、電子工業(yè)及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，尤其是金屬納米粒子具有良好的光學(xué)、電學(xué)、磁學(xué)以及催化特性，在石油開采、催化、光學(xué)器件、生物傳感等領(lǐng)域中呈現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。[1]金屬納米粒子的特殊性質(zhì)和潛在應(yīng)用價(jià)值均與它的納米級(jí)尺寸和形貌密切相關(guān)。因此，建立一個(gè)可以對(duì)金屬納米粒子尺寸和形貌有效調(diào)控的制備方法尤為重要，也是納米材料領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。迄今為止，人們已經(jīng)深入研究和發(fā)展了多種可控合成納米金屬粒子的物理或化學(xué)方法，包括相轉(zhuǎn)移法、光照還原法、激光燒蝕法、綠色生物學(xué)法等。[2]

在金屬納米粒子的各種合成方法中，相轉(zhuǎn)移法是最為簡(jiǎn)便、應(yīng)用最多的方法。由于金屬納米粒子在相轉(zhuǎn)移過程中容易發(fā)生聚集，因此在制備過程中需用穩(wěn)定劑來輔助分散。樹枝狀聚合物是典型的穩(wěn)定劑，樹枝狀大分子可作為金屬納米粒子的反應(yīng)器，金屬離子首先與聚合物配位富集，然后再在還原劑的作用下被原位還原成穩(wěn)定的納米粒子。樹枝狀聚合物作為相轉(zhuǎn)移劑時(shí)分為兩類:一類是需要外加還原劑(如 NaBH4等)；另一類是不需要外加還原劑，利用自身所帶官能團(tuán)還原金屬離子，原位生成金屬納米粒子。

聚酰胺-胺大分子主鏈重復(fù)單元中含有酰胺-胺基團(tuán)，端基以胺基為主。胺基或酰胺的孤對(duì)電子能與金屬離子配位，起到捕集、固定金屬離子的作用；它還具有還原性，在一定條件下可將金屬離子還原成金屬，達(dá)到原位還原的目的，減少金屬離子在還原過程中聚集。這類樹枝狀聚合物既作還原劑，又作分散劑，克服了納米金屬溶膠制備工藝復(fù)雜、適用性差的缺點(diǎn)。[3]因此，越來越多的聚酰胺-胺類聚合物用作金屬納米粒子反應(yīng)器。

Roozbeh等用樹枝狀聚酰胺(PAMAM)在聚乙烯胺功能化的介孔氧化硅(PVAm/SBA-15)表面發(fā)生聚合，生成雜化材料。通過PAMAM 和金屬離子的配位作用誘捕水溶性的金屬離子(如 Ni2 等)，然后再用NaBH4將金屬離子還原得到由這種雜化材料包裹的鎳納米粒子。所得到的納米復(fù)合材料可作為擬均相催化劑催化 NaBH4還原芳硝基物的反應(yīng)，且具有良好的循環(huán)再生性能，經(jīng)循環(huán)10次后其催化活性仍未明顯下降。[4]

具有特殊表面界面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)的納米粒子與具有密度小、耐腐蝕、易加工等優(yōu)良特性的樹枝狀聚合物結(jié)合后，呈現(xiàn)出不同于常規(guī)聚合物復(fù)合材料的性能。樹枝狀合物具有超支化分子拓?fù)浜汀昂藲ぁ苯Y(jié)構(gòu)，可作為納米材料的模板，納米粒子一般通過配位鍵或者分子間相互作用被封裝在樹枝狀聚合物中，通過調(diào)控聚合物分子表面的基團(tuán)可控制納米復(fù)合材料的聚集-分散行為，樹枝狀聚合物修飾的納米粒子可穩(wěn)定地分散在介質(zhì)中不易聚沉。

參考文獻(xiàn)：

1. Riccardo Ferrando, Julius Jellinek, and Roy L. Johnston. Nanoalloys: From theory to applications of alloy clusters and nanoparticles. Chemical Reviews, 2008, 108(3):845-910.

2. 沈燕宇, 何桂金, 郭永勝, 方文軍. 超支化聚合物作為金屬納米粒子穩(wěn)定劑的研究進(jìn)展. 石油學(xué)報(bào), 2017, 33(4):605-618.

3. 朱鵬飛, 吳明華, 李琰琦, 等. 超支化聚合物的改性及其在納米銀溶膠制備中的應(yīng)用.紡織學(xué)報(bào), 2015, 36(9):55-60.

4. Roozbeh Javad Kalbasi* and Farzad Zamania. Synthesis and characterization of Ni nanoparticles incorporated into hyperbranched polyamidoamine-polyvinylamin/SBA-15 catalyst for simple reduction of nitro aromatic compound. Rsc Advances, 2014, 4(15):7444-7453.