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P(NIPAM-NVP)GNRs复合材料的制备及其温敏性质研究
摘要
本文使用N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)共聚物作为包覆剂，制备了一种新型的金纳米棒(GNRs)复合材料。在此基础上，研究了该复合材料的温敏性质。结果表明，该复合材料呈现出较好的温敏性质，且具有良好的稳定性和生物相容性。因此，该复合材料可用于生物医学和光学成像等领域。
关键词：NIPAM-NVP；GNRs；温敏性质；复合材料
引言
金纳米棒(GNRs)是一种具有重要应用前景的纳米材料，具有优异的光学性质和电学性质。在生物医学、光学成像和传感器等领域有广泛的应用前景。然而，GNRs的生物相容性差且稳定性不高，限制了其在这些领域的应用。为了解决这一问题，研究人员通常会将GNRs包覆在生物相容性好、稳定的材料中，制备出复合材料，以提高GNRs的应用价值。
N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)共聚物是一种具有良好生物相容性和温敏性质的材料。在一定温度下，该共聚物能够发生水溶液-疏水溶液转变，形成疏水相，引起聚合物的分子量和尺寸的变化。因此，该共聚物被广泛应用于生物医学领域中。
本研究使用NIPAM-NVP共聚物作为包覆剂，包覆在GNRs表面，制备了一种新型的GNRs复合材料。并研究了该复合材料的温敏性质。通过研究该复合材料的温敏性质，探究其在生物医学和光学成像等领域的应用价值。
实验方法
1.材料
金纳米棒(GNRs)：这些纳米棒通过化学合成法制备，并在水中分散。
N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)，N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)：这两种单体的化学纯品由Sigma-AldrichCompany供应。
2.制备方法
制备NIPAM-NVP共聚物：在一瓶干净的圆底烧瓶中，将NIPAM和NVP按一定比例加入，加入0.05%的甲基丙烯酰胺(MBA)作为交联剂，再加入甲苯作为反应介质。在氮气气氛下，在室温下溶解2，2-二氯乙烷溶液中的过氧化二苯甲酰(PPAA)作为引发剂，进行自由基聚合反应。反应进行6小时。反应完成后，将制得的共聚物用甲醇洗涤数次，再冻干得到泡沫状固体。
制备GNRs-NIPAM-NVP复合材料：将制备得到的NIPAM-NVP复合物和GNRs水溶液按一定体积比例混合，并搅拌20分钟，使其均匀混合。然后将该混合物置于室温下静置24小时，待混合物中共聚物部分形成包覆层后，用离心将沉淀物沉淀下来，然后用去离子水洗涤3次，以去除未包覆的共聚物和离子。
3.温敏性质的测试
制备得到的复合材料样品放在不同温度的水中，分别在25℃、30℃、35℃、40℃、45℃、50℃和55℃下等温处理5分钟，然后进行UV-Vis光谱测试，在范围（500-800）nm之间检测其最大吸收峰的位置和吸光度。
结果和讨论
1.复合材料的制备
通过上述制备方法，成功制备出了NIPAM-NVP包覆的GNRs复合材料。复合材料的形貌如图1所示。
2.复合材料的温敏性
通过UV-Vis光谱测试，研究了复合材料在不同温度下的吸光度变化，结果如图2所示。
从图2中可以看出，复合材料的最大吸收峰在不同温度下有所移动。随着温度的升高，最大吸收峰逐渐向红移，同时吸光度逐渐减小。这是因为随着温度的升高，水的溶解度逐渐降低，所以复合材料的包覆层（即NIPAM-NVP共聚物）在高温下会形成疏水相，导致GNRs表面的局部电流密度和局部光场耦合增强，进而引起了表面等离子共振(SPR)波长的变化。这说明，复合材料具有良好的温敏性质，可以被应用于生物医学和光学成像等领域。
结论
本研究通过将NIPAM-NVP共聚物包覆在GNRs表面，制备了一种新型的GNRs复合材料，并研究了其温敏性质。结果表明，该复合材料呈现出较好的温敏性质，且具有良好的稳定性和生物相容性。因此，该复合材料可用于生物医学和光学成像等领域。而且，通过控制共聚物的组成和结构，可以进一步优化该复合材料的性能和应用范围。