基于嵌段共聚物自组装一步法制备中空介孔SiO2多功能纳米粒子

来源 :湖北大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sw1026wy
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
中空介孔Si O2材料是一种具有特殊结构的新型无机材料,其内部的一个或多个空腔可作为客体分子的存储与运输器,同时其低密度、高比表面积、可调控的孔道尺寸以及良好的生物相容性等特点,使得其在吸附和存储、催化、药物释放、癌症诊断与治疗等领域具有广阔的应用前景。模板法是制备中空介孔Si O2材料最有效的方法之一,可以通过简单的调控模板的化学组成和形貌实现对中空介孔Si O2材料形貌与纳米结构的调控。然而,反应后期模板的去除(高温煅烧或溶剂抽提)往往会破坏其中空介孔形貌的完整性。自组装策略是实现有序和精细纳米结构制备的一种重要的“自下而上”方法之一,两亲性嵌段共聚物在水溶液中可自组装形成尺寸和形状可控的纳米结构,为控制Si O2纳米粒子的生长和均匀组装体的构建提供了良好的模板分子。因此本文首先采用连续可逆加成-断裂链转移(RAFT)顺序聚合制备得到不同嵌段比的两亲性嵌段共聚物聚甲基丙烯酸2-N,N-二甲氨基乙酯-b-聚甲基丙烯酸二羟基丙酯(p DMAEMA-b-p GMA)(42/22、42/32、42/62、27/87)。水介质中(25℃,p H=7,常压),嵌段共聚物中p DMAEMA链段倾向于被亲水性更强的p GMA包绕形成相对疏水区域,同时叔胺基[-N(CH32]可作为Si O2催化沉积位点,因此Si O2纳米颗粒限制在聚胺链段p DMAEMA疏水区域内成长和组装。通过改变模板的嵌段组成比例,由于不同组成单元存在对选择性溶剂亲和性的差异,可形成球型、棒状、空心介孔等多形貌Si O2纳米粒子(Polymer@Silica Hollow Mesoporous Nanoparticles,PSHMNs)。尤其是p DMAEMA-b-p GMA自组装聚集体在外界环境刺激(p H)下还能发生形貌转换,也大大丰富了中空介孔Si O2纳米结构。相同p H下,嵌段比27/87聚合物TEM尺寸最大,为100.31nm;不同p H环境下,随p H的逐渐增加,聚合物粒径随p GMA链段的增加具有逐渐减小的趋势;p H 7的体系环境下,嵌段共聚物可自组装形成囊泡结构。同时,基于共聚物对p H的敏感性,通过对比反应体系的p H及硅源用量,经TEM与SEM测试发现:当体系p H为7、共聚物与TEOS质量比为1:100时,为最佳反应条件,所得二氧化硅包覆物为球形,PSHMNs的空心内腔尺寸在30~70nm、壳层壁厚在10~20nm范围内可调,BJH脱附吸附平均孔径为7.03nm,比表面积为341.256 m2/g,孔体积为0.706 cm3/g。利用嵌段共聚物中不同链段与Au以及磁性Fe3O4纳米颗粒的相互作用,在DMF/THF/H2O(1v/9v/40v)混合溶剂中一步封装制备得到摇铃型Au@PSHMNs与Au/Fe3O4@PSHMNs多功能纳米粒子。随着金属纳米颗粒的封装,摇铃型复合粒子的粒径尺寸增加至75~150nm,内腔尺寸进一步增加,但Si O2壳层厚度为10~25nm,变化不大。以4-硝基苯胺还原反应为模型,考察摇铃型Au/Fe3O4@PSHMNs多功能纳米粒子的催化效率,实验结果表明:Au纳米粒子的封装有助于提高其催化稳定性和催化效率,一级动力学反应常数k从Au纳米颗粒分散液的3.95×10-3S-1增加至5.33×10-3S-1;磁性Fe3O4纳米颗粒的同步封装不仅能够有效的提升单位体积内Nano Au颗粒的负载量,一级动力学反应常数k进一步增加至6.75×10-3S-1,且通过简单的磁铁就能够回收Au/Fe3O4@PSHMNs,提升催化剂回收率。5次催化循环后,复合纳米粒子催化效率最高可达到97.6%,磁性复合纳米粒子回收率可达96%,可望在废水处理中得到应用。
其他文献
学位
醇类化合物可以从大量的生物质中获得,是一类可持续发展资源,也可以作为有机反应的原料。在过去的几十年中,贵金属催化的氢转移及其偶联反应得到了快速发展,已成为有机化学的
生态补偿机制是以保护生态环境、促进人与自然和谐为目的,根据生态系统服务价值、生态保护成本、发展机会成本,综合运用行政和市场手段,调整生态环境保护和建设各方之间利益
学位
局域表面等离激元共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)是指入射光波引起金属表面自由载流子共谐振荡,在材料表面附近产生电磁场增强,并且呈现出特异的光吸收和散射
研究背景及目的表皮生长因子受体(EGFR)是肿瘤的发生发展中起重要作用的因子,它能够与其天然受体EGF特异性结合,从而激活其下游通路,从而对肿瘤细胞进行调控,通过调控其分化、
本文以云南产灰褐牛肝菌(Boletus griseus)为研究对象,采集了22个生长点灰褐牛肝菌样本,测定了菌体Cd含量及其赋存形态,探讨了菌体Cd的潜在食品安全风险;同时,对应采集了22个生长点0~5 cm土壤基质,测定了土壤基质的理化特性及其矿质元素,并用多模型探讨了Cd在土壤基质—灰褐牛肝菌系统中的迁移及影响因素。主要结论如下:1.采集22个生长点的灰褐牛肝菌菌体Cd含量(Cdmushroo
近年来,随着电力体制改革思路提出,分布式光伏发电项目开始步入千家万户,光伏智能电表取代传统电表,被广泛使用。海量智能电表的接入大大增加管控难度以及成本投入,引发系统和用户安全隐患,同时发电表并网交易的不透明性给电网公司带来信任危机。所以迫切需要一种能管控分布式光伏智能电表、建立可信交易的解决方案。与此同时,区块链以其去中心化、可追溯、不可篡改、构建信任等特点已开始被应用于各个领域,尤其在分布式的物
学位
桂野桐(Mallotus conspurcatus Croizat),为大戟科(Euphorbiacea)野桐属(Mallotus Lour.)植物。该属主要分布在亚洲热带与亚热带地区,全球约140种,我国有36种,其中包括11变种,主产