收藏本站
《郑州大学》 2017年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

PEO/PAA星形聚合物刷的合成及模板法制备无机纳米材料

白俊敬  
【摘要】:多臂星形聚合物分子刷是一种具有三维拓扑结构高度支化的聚合物。该类共聚物的单分子也是一种多孔结构的大分子,且具有端基官能团浓度高的特性。和其对应的线性聚合物结构相比,多臂星形聚合物分子刷具有高溶解性、低粘度以及优良的热力学性能。另外,聚合物分子刷因其独特的物理化学性能,已经在不同领域得到广泛应用,特别是利用多臂星形刷状共聚物形成的单分子胶束作为有机功能模板,制备无机纳米材料应用于磁场诱导的自组装、生物成像技术、药物控制释放、光催化、发光二极管等许多领域,越来越受到科研工作者的广泛关注。本文综合利用阴离子聚合、原子转移自由基反应(ATRP)合成了一系列以α-环糊精(α-CD)为核的聚环氧乙烷/聚丙烯酸(PEO/PAA)双亲水性多臂星形刷状共聚物,并利用合成的多臂星形聚合物刷自组装形成的单分子胶束作为模板,分别制备了球形四氧化三铁(Fe304)纳米晶体簇,一维(1D)Fe304纳米晶体簇以及硒化镉(CdSe)纳米晶簇,并对其进行详细的表征。本工作目前还未见报道。具体工作如下:(1)以a-CD为核,多臂星形聚合物分子刷的合成综合利用阴离子聚合和原子转移自由基聚合(ATRP)方法,合成了两种新颖结构的、以α-CD为核的PEO/PAA多臂星形刷状聚合物。并利用凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H-NMR)等手段对聚合物分子刷以及中间产物进行了表征。结果表明,合成的多臂星形刷状共聚物的结构与设计的分子结构一致。一种是以α-CD为核,第一嵌段是以亲水链段PEO为主链,PAA为功能接枝侧链,第二嵌段也是亲水链段PEO结构的多臂星形刷状嵌段共聚物(PEO-g-PAA)-b-PEO。另一种是以α-CD为核,以亲水链PEO为主链,PAA为功能侧链的双亲水性多臂星形聚合物刷PEO-g-PAA。两种多臂星形刷状共聚物均是水溶性的,分子量分布较窄,PDI介于1.08~1.18。(2)以水溶性多臂星形刷状嵌段聚合物刷(PEO-g-PAA)-b-PEO的单分子胶束为模板制备超顺磁性Fe3O4纳米晶体簇首先利用合成的水溶性多臂星形刷状共聚物(PEO-g-PAA)-b-PEO制备单分子胶束,然后以该单分子胶束为模板,利用PAA链段的羧基(-COOH)功能基团与前驱体化合物中金属离子的配位作用原位制备Fe304纳米晶体簇,分别利用透射电子显微镜(TEM)、高分辨率透射电镜(HR-TEM)、动态光散射(DLS)、原子力显微镜(AFM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)、超导量子干涉仪(SQUID)对单分子胶束模板和Fe3O4纳米晶体簇进行表征。TEM表征显示单分子胶束模板的平均直径为33±3.6nm,球形Fe3O4纳米晶体簇的平均直径是30±3.2nm,且尺寸均一。当Fe3O4前驱体与PAA链段的摩尔比为2:1时,得到Fe3O4纳米晶体簇的亚结构单元(Fe3O4纳米晶体)的平均直径为3.6±0.4nm。随着摩尔比增加到6:1,Fe3O4纳米晶体的平均直径增加到7.6±1.4nm。并且球形Fe3O4纳米晶体簇在室温下表现出超顺磁性行为以及高度水分散性。(3)以双亲水性多臂星形聚合物刷PEO-g-PAA的单分子胶束为模板,综合利用磁场诱导的自组装和光致交联制备超顺磁性1D Fe3O4纳米晶体簇首先以多臂星形聚合物刷PEO-g-PAA的单分子胶束为模板,利用PAA链段的-COOH功能基团与前驱体化合物中金属离子的配位作用原位制备了Fe3O4纳米晶体簇,然后通过亲核取代反应将多臂星形聚合物刷PEO-g-PAA末端的溴原子(-Br)转换为可光致交联的叠氮基团(-N3),结合磁场诱导的自组装和光致交联制备了1D Fe3O4纳米晶体簇。分别利用FT-IR、TEM、HR-TEM、DLS、AFM、XRD、EDS、SQUID对单分子胶束模板、球形Fe3O4纳米晶体簇、-N3基团的引入以及1D Fe3O4纳米晶体簇进行表征。TEM显示单分子胶束模板的平均直径为24±2.6nm,球形Fe3O4纳米晶体簇的平均直径为21±2.9nm,组成Fe3O4纳米晶体簇的Fe3O4纳米晶体的平均直径为3.8±0.5nm,且尺寸均一。研究表明磁场强度在合适的范围内,磁场强度越大,得到的1D Fe3O4纳米晶体簇越长且越粗;而当磁场强度过小或者过大时均得不到1D Fe3O4纳米晶体簇。并且1D Fe3O4纳米晶体簇在室温下表现出超顺磁行为和高度的水分散性。(4)以水溶性多臂星形嵌段聚合物刷(PEO-g-PAA)-b-PEO的单分子胶束为模板,制备CdSe纳米晶簇以多臂星形聚合物刷(PEO-g-PAA)-b-PEO的单分子胶束为模板,利用前驱体化合物NaHSe和Cd(acac)2与PAA链段的-COOH功能基团强的配位作用原位制备了CdSe纳米晶簇。分别用TEM、HR-TEM、AFM、XRD、EDS、紫外-可见分光光度计(UV-vis)、荧光分光光度计对单分子胶束模板和CdSe纳米晶簇进行了表征。结果表明CdSe纳米晶簇是球形且尺寸均一,平均直径为29±3.3nm,构成这些CdSe纳米晶簇的CdSe量子点的平均直径为3.2±0.3nnm。CdSe纳米晶簇具有高度水分散性,并且该纳米晶簇的水溶液在紫外光照射下发绿色荧光。
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:O631;TB383.1

【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蒋青,梁立红;纳米晶体的熔化与过热[J];世界科技研究与发展;2002年06期
2 ;美研制出无闪烁新型纳米晶体[J];人工晶体学报;2009年03期
3 王引书;刘惠民;樊洁平;孙萍;;“纳米晶体性能”实验研究性教学[J];物理实验;2009年08期
4 陈达;纳米晶体的结构模型及性质研究[J];金属学报;1994年08期
5 王建波;具有室温超塑延展性的纳米晶体铜[J];物理;2000年11期
6 李桂梅,黄建平,王麓雅;简立方单原子纳米晶体颗粒的声子结构研究[J];半导体光电;2001年01期
7 曹淑芬;可制成纳米晶体的有效溶剂[J];世界科学;2002年08期
8 徐慧,李新梅,钟桂雄;纳米晶体热学性质的理论研究[J];电子元件与材料;2002年10期
9 贺家宁,王国光,李跃;纳米晶体热容提高原因的研究[J];试验技术与试验机;2004年Z2期
10 殷海荣,武丽华,陈福;机械力化学合成纳米晶体的研究[J];化工新型材料;2005年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 王引书;孙平;王若桢;;非共振区纳米晶体的电光性能[A];第一届全国纳米技术与应用学术会议论文集[C];2000年
2 吕净宇;张秀娟;孙旭辉;;用同步辐射表征技术对有机纳米晶体结构和发光关系的研究[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年
3 熊瑞瑞;何彦;;水溶性核掺杂纳米晶体发光特性的研究及其在生物标记中的应用[A];中国化学会第26届学术年会纳米化学分会场论文集[C];2008年
4 雷瑜;何恩节;张喜生;田宇;郑海荣;;基质变化对于稀土掺杂氟化物纳米晶体荧光发射性质的影响[A];第十五届全国光散射学术会议论文摘要集[C];2009年
5 郭佳;翁志焕;张鹏;汪长春;;纳米多孔共轭聚合物胶体的合成及其鈀纳米晶体负载后的催化研究[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年
6 蒋一岚;陶斯禄;;银纳米晶体的控制合成、表征及性能研究[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年
7 许艳;王继乾;杨亚珍;陶凯;徐海;夏道宏;;铂纳米晶体的多肽仿生合成研究[A];中国化学会第十四届胶体与界面化学会议论文摘要集-第1分会:表面界面与纳米结构材料[C];2013年
8 王永刚;贺红亮;M.Boustie;T.Sekine;;纳米晶体铜层裂强度的实验测量与分析[A];第八届全国爆炸力学学术会议论文集[C];2007年
9 蒋昌忠;曹旸;石瑛;付强;;金属离子注入玻璃形成纳米晶体及其光学透射率研究[A];第四届中国功能材料及其应用学术会议论文集[C];2001年
10 朱荣涛;周剑秋;马璐;张振忠;;高应变速率下含孔隙纳米晶体材料屈服强度的计算模型[A];中国化学会、中国力学学会第九届全国流变学学术会议论文摘要集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 张巍巍 冯卫东;美研制出无闪烁新型纳米晶体[N];科技日报;2009年
2 毛黎;美开发出耐高温超强超硬纳米晶体铁合金[N];科技日报;2008年
3 常丽君;新型纳米晶体管可直接探测细胞内部[N];科技日报;2010年
4 科讯;新型纳米晶体管可直接探测细胞内部[N];中国医药报;2010年
5 常丽君;美用纳米晶体制成低压柔韧电路[N];科技日报;2012年
6 记者 罗阿华;24面体铂纳米晶体催化剂问世[N];中国化工报;2007年
7 佘峥王瑛慧;厦大科学家首次合成罕见铂纳米晶体[N];厦门日报;2007年
8 ;美研制出原子级纳米晶体管[N];中国机电日报;2002年
9 ;鬼斧神工[N];电脑报;2007年
10 李红;纳米晶体管可产生红外辐射[N];科技日报;2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈晓波;硅纳米晶体的表面化学及掺杂的密度泛函研究[D];浙江大学;2011年
2 王文亮;铜基二元、三元硒、碲化合物纳米晶体的液相控制制备及其性能研究[D];中国科学技术大学;2015年
3 葛玲;水介质中纳米晶体颗粒nC_(60)对活性氧自由基发生过程的作用机制[D];上海交通大学;2015年
4 白俊敬;PEO/PAA星形聚合物刷的合成及模板法制备无机纳米材料[D];郑州大学;2017年
5 石云峰;超支化聚合物在无机纳米晶体制备与组装中的应用[D];上海交通大学;2010年
6 杨春成;纳米晶体的尺寸和压力效应[D];吉林大学;2006年
7 刘鹤;纤维素纳米晶体及其复合物的制备与应用研究[D];中国林业科学研究院;2011年
8 高当丽;稀土氟化物纳米晶体荧光调控的研究[D];陕西师范大学;2011年
9 杨洁;齐聚苯撑乙烯衍生物有机晶体及纳米晶体的制备与光电特性研究[D];吉林大学;2011年
10 张帅;纳米晶体熔化温度的尺寸和压力依赖性[D];吉林大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 马叶诗;硅纳米晶体的卤素杂质研究[D];浙江大学;2012年
2 冉燕;不同形貌的金纳米晶体的制备及其催化性质的研究[D];山东大学;2012年
3 邓哲;硅纳米晶体的氧化及发光性能研究[D];浙江大学;2013年
4 张宇恒;硅纳米晶体表面改性和发光性能研究[D];浙江大学;2015年
5 金淦;水相加工法构筑聚合物/纳米晶体相异质结太阳能电池[D];东北师范大学;2015年
6 赵军胜;纳米晶体纤维素增强磷酸钙骨水泥的研究[D];西南交通大学;2015年
7 邓同铭;一种用于治疗肿瘤骨转移的骨靶向紫杉醇纳米晶体的制备[D];西南交通大学;2015年
8 李隽;TiO_2-C纳米晶体改性PVDF膜的制备和应用[D];上海应用技术学院;2015年
9 饶州铝;钌辅助合成的钯纳米晶体及其光驱动苯乙烯加氢的性能研究[D];中国科学技术大学;2015年
10 田春慧;铱纳米晶体制备及其析氧反应电化学性能研究[D];天津大学;2014年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026