纳米银/高分子复合微凝胶制备及性能研究

【摘要】：纳米金属与敏感性高分子微凝胶通过合适的方式进行复合,微凝胶的三维网络结构的限域作用可较好控制纳米金属的粒径,有效避免纳米银颗粒间的团聚作用,提高纳米金属微粒的稳定性,而且纳米金属微粒间的距离可通过控制环境条件(温度、pH)的变化而改变,从而可实现对纳米银相应物理、化学性质的调控。 在本课题组已有的研究工作基础上,本论文开展了敏感性纳米银复合微凝胶合成、表征及相关性能的研究。主要开展了以下三方面的研究工作： (1)通过无皂乳液聚合和种子乳液聚合两步反应得到具有良好球形形貌、且单分散性好的核-壳结构P(St-NIPAM)/PNIPAM温敏性复合微凝胶和P(St-NIPAM)/P(MAA-co-NIPAM)温度/pH双重敏感性复合微凝胶。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、激光粒度分析等手段对复合微凝胶进行了结构、组成和性质表征。研究结果表明,P(St-NIPAM)/PNIPAM复合微凝胶温敏性随壳层中PNIPAM含量的增加而增强(?)P(St-NIPAM)/P(MAA-co-NIPAM)微凝胶的温敏性随壳层MAA含量的增加而减小,pH敏感性随MAA含量的增加而增强,即可以通过改变MAA组分含量来达到调节复合材料的pH敏感性的目的。 (2)以温敏性P(St-NIPAM)/PNIPAM核-壳型高分子微凝胶为模板,乙醇为还原剂,在NH3气氛中通过较为温和的还原方式还原制备纳米银微粒,得到由高分子微凝胶负载纳米银的P(St-NIPAM)/PNIPAM-Ag复合微凝胶材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、热分析(TGA)、紫外-可见分析(UV-vis)、激光粒度分析等手段对复合微凝胶进行结构、组成和性质表征。研究结果表明,复合纳米银后的P(St-NIPAM)/PNIPAM-Ag复合微凝胶仍具有温敏性,且其温度敏感性随壳层中复合纳米银含量的增加而减弱。P(St-NIPAM)/PNIPAM-Ag复合微凝胶对对硝基苯酚的还原反应具有良好的催化活性,在45 min内基本将对硝基苯酚催化还原为对氨基苯酚。 (3)以温度/pH双重敏感性P(St-NIPAM)/P(MAA-co-NIPAM)核-壳型复合微凝胶为模板,乙醇为还原剂,在NH3气氛中通过较为温和的还原方式还原制备纳米银微粒,获得壳层负载纳米银的P(St-NIPAM)/P(MAA-co-NIPAM)-Ag复合微凝胶材料。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、热分析(TGA)、紫外-可见分析(UV-vis)、激光粒度分析等手段对复合微凝胶进行结构、组成和性质表征。研究结果表明,制备得到的P(St-NIPAM)/P(MAA-co-NIPAM)-Ag复合微凝胶仍具有较好的温敏性和pH敏感性,与模板微凝胶相比,由于在温敏性和pH敏感的高分子骨架中引入了纳米银微粒,纳米银与高分子链的相互作用使得其温敏性和pH敏感性都有一定程度的降低。P(St-NIPAM)/P(MAA-co-NIPAM)-Ag复合微凝胶对对硝基苯酚的还原反应具有良好的催化活性,在12 min内基本将对硝基苯酚催化还原为对氨基苯酚。