● 摘要
以纳米金为核、纳米银为壳层的Au-Ag双金属纳米结构材料不仅保持了两种纳米金属组分原有的特性，而且呈现出优于单一组分金属的协同性能，从而具有增强的表面等离子共振特性和催化活性。更为重要的是，通过有效调整核、壳组分的尺寸和形态等，可以实现对双金属光学、传感及催化性能的有效调控。
由于无负载的纳米粒子易于团聚，且较小尺寸的核-壳纳米粒子也使回收利用变得困难，研究者们通常将其负载于稳定载体表面或载体的骨架结构中。载体与纳米粒子的复合不仅可以控制其粒径、形态和分散性，还可以赋予其一系列新的特性。例如，若将金属纳米粒子负载于敏感性高分子微凝胶的三维网络结构中，微凝胶不仅能通过空间限域作用调节纳米金属的分散稳定性，而且微凝胶还可以通过对于外界环境的刺激响应性调节纳米金属所处微环境，即温度或pH变化可以调节微凝胶链节的体积溶胀/收缩效应或亲、疏水性变化，从而调节纳米金属的分散性和表面等离子吸收。这类负载纳米金属粒子的复合微凝胶材料已在生物传感、智能材料和可控催化等领域得到广泛关注。
基于以上研究背景和课题组已有工作基础，本研究设计合成了核-壳分别具有不同刺激响应性能的敏感性微凝胶，通过减小壳层链段的交联度可以很好保留核组分的温度敏感性，并赋予其pH敏感性。壳层聚丙烯酸(PAA)链段中的羧基与纳米金属的作用可以较好控制纳米金属粒子的粒径和分散性。
本论文主要开展了以下两方面研究工作：
第一部分：通过两步聚合法分别合成核芯组分为有机-无机杂化微凝胶、壳层为轻度交联结构的温度敏感性能和温度-pH双重敏感性复合微凝胶材料。以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)和3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷(MPTMS) 两种单体通过微乳液聚合法共聚得到具有温度敏感性的P(NIPAM-co-MPTMS)有机-无机杂化微凝胶。再以该微凝胶为核芯组分，在其表面进行N-异丙基丙烯酰胺聚合，获得壳层轻度交联结构的温度敏感性P(NIPAM-co-MPTMS)/PNIPAM核壳型复合微凝胶，核壳微凝胶的温度敏感性有所增强。以P(NIPAM-co-MPTMS)为核芯，丙烯酸为单体，通过种子乳液聚合法合成得到温度-pH双重敏感性核壳型P(NIPAM- co-MPTMS)/PAA复合微凝胶。研究结果表明，外层所形成的轻度交联结构PAA，不仅使复合微凝胶较好保持了温度敏感性，同时赋予微凝胶pH敏感性。
第二部分：以温度-pH双重敏感性微凝胶为载体材料，利用种子生长法控制性制备金纳米粒子，通过弱还原剂的作用在金纳米粒子表面还原形成纳米银壳层，合成得到负载Au-Ag核壳型双金属纳米粒子的P(NIPAM-co-MPTMS)/ PAA-AuAg复合材料。利用复合材料中Ag纳米粒子与S2- 快速结晶形成Ag2S，初步探索了Au-Ag双金属纳米粒子对硫离子的传感应用。研究发现，随着硫离子浓度的增大，紫外可见吸收光谱中最大吸收峰的强度有明显减小的趋势，并且当硫离子浓度增大到一定程度时，吸收峰发生红移。吸收峰的变化是由于Au-Ag核壳纳米粒子壳层Ag部分转化为Ag2S带来表面等离子共振吸收的变化。