离子液嵌段共聚物-金纳米粒子的阴离子传感器

阳离子型离子液聚合物具有阴离子响应性，在选择性阴离子的作用下能发生亲疏水转变，又能与多价态和聚阴离子发生交联作用，可作为一种多功能的阴离子识别基团。本项目拟用可逆加成断裂链转移聚合制备两种双亲水型离子液嵌段共聚物，通过硫醇端基与金纳米粒子的耦合作用，形成离子液嵌段靠近或远离金粒子核心的两种分散体系。在识别阴离子作用下，离子液嵌段发生亲疏水相转变，形成胶束聚集体。这种胶束与普通的聚合物胶束相比，与阴离子的作用受体系pH值的影响小，既能实现在中性水中的快速响应，又可解决传统阴离子传感器识别种类单一、有机体系等实际问题。因此，本项目拟集中考察金纳米粒子在离子液嵌段相转变诱导下，其聚集状态和光学信号的改变与阴离子类型及种类的对应关系。将此对应关系用于设计阴离子传感器，有望在阴离子识别检测、阴离子开关催化和离子药物的控制释放等领域的具有较好的应用前景。

结题摘要.本项目首次以离子液聚合物及其共聚物保护的金纳米粒子（GNPs）为传感器，通过离子液聚合物的阴离子响应性，研究其对GNPs光学性质和聚集行为的影响，探讨了其作为阴离子比色检测的应用价值，并获得了多种形态的自组装纳米材料。首先通过RAFT聚合及金-硫键相互作用，制备了PMAA-b-PNIPAM-Au和PNIPAM-b- PMAA-Au两种体系，通关调节温度和体系pH值，探讨内外嵌段的性质变化对以GNPs聚集状态和光学性质的影响，发现外嵌段响应性决定粒子的聚集行为，光学性质有较大变化，而内嵌段响应性下粒子能保持分散状态，光学性质变化较小。以外嵌段为响应段，传感器有较为灵敏。其次，我们合成了离子液嵌段共聚物PEG-b-PMMPImB，研究离子液聚合物的阴离子响应性。通过阴离子AuCl4-与PEG-b-PMMPImB的自组装发现，证实在水溶液中阴离子能较容易的置换，离子液聚合物性质发生亲疏水转变。同时获得了聚合物胶束和囊泡负载的GNPs的杂化材料。进而制备了PMMPImB单层保护的GNPs，研究其与HPO42 -、SO42-、CO32 -、PO43-和P2O74-等多价阴离子的相互作用，发现在多价态阴离子的作用下（单价态阴离子无此能力），通过静电偶极相互作用，能获得一维共振的纳米材料，溶液颜色发生从红到蓝明显转变，可用于区分单价和多价阴离子。最后，我们制备了PMMPImB-b-PNIPAm-Au的三层类胶束结构的体系，通过(CF3SO2)2N-与Br-的置换，研究了体系的阴离子诱导自组装，发现在(CF3SO2)2N-的作用下，体系自组装成胶束，GNPs排列在胶束的表面，紫外光谱发生红移，可用于检测疏水性离子液负离子。项目所有内容已经按照计划完成。同时，考虑到进一步探索聚合物基GNPs粒子作为离子传感器的优势，我们成功获得了能循环检测Cr3+和Pb2+的重金属比色传感器。.项目成果：在研究期间，项目共发表学术论文13篇，其中SCI检索论文10篇；第一完成人授权发明专利5项。培养硕士研究生4人，指导青年教师2人，完成了既定目标。