论文部分内容阅读
高分子水凝胶微球与无机纳米粒子的复合,一方面提高了无机纳米粒子的稳定性;另一方面高分子基质的引入使复合体系不但具备了无机纳米粒子本身所具有的特性,而且还具备了高分子方面的良好性能。本论文的出发点是利用多响应性水凝胶微球与无机纳米粒子的复合来稳定无机纳米粒子,研究水凝胶微球结构对无机纳米粒子负载量的影响,同时探索水凝胶微球与无机纳米粒子之间的相互作用,最终为多响应性水凝胶微球及其它高分子材料与无机纳米粒子复合体系的开发和应用奠定基础。论文取得了一些具有创新性的成果,主要有:
1.采用无皂乳液聚合技术合成了三种具有不同交联度的异丙基丙烯酰胺与丙烯酸共聚水凝胶微球,采用柠檬酸钠还原的方法合成了金纳米粒子。然后将所合成的水凝胶微球与金纳米粒子通过物理复合,制备了PNIPAM-co-PAA/AuNPs复合体系。详细研究了水凝胶微球交联度对金纳米粒子负载量的影响,结果发现随着PNIPAM-co-PAA水凝胶微球交联度的升高,金纳米粒子的负载量降低。金纳米粒子嵌合于水凝胶微球后稳定性得以提高并且分散效果好。最终复合体系对于多巴胺在电极上的氧化具有较好的催化效果,有望在电化学领域得到应用。
2.采用异丙基丙烯酰胺与丙烯酸共聚物水凝胶微球与金纳米粒子形成的复合体系作为模板,通过苯胺的原位聚合,成功构筑了核壳结构的金-聚苯胺纳米粒子。通过紫外吸收光谱、红外光谱、X射线光电子能谱以及透射电子显微镜等仪器手段对结构进行了表征。实验过程中发现壳层聚苯胺的厚度可以通过反应时间进行调控,通过改变实验条件对反应的机理进行了详细探讨。
3.利用不同交联度的异丙基丙烯酰胺与丙烯酸共聚水凝胶微球为模板原位合成了银纳米粒子。与以往的报道不同,我们所合成的银纳米粒子的尺寸可以通过水凝胶微球的交联度进行调控。借助于X射线光电子能谱我们对水凝胶微球与银纳米粒子之间的相互作用进行了详细研究,结果发现水凝胶微球分子链上的羰基与银纳米粒子之间存在着电荷转移,聚合物分子链上的羰基为电子给体,银纳米粒子为电子受体,并且电荷转移的效率随着银纳米粒子的尺寸的降低而增强。该研究对于探索聚合物与无机纳米粒子之间的稳定作用具有重要的指导意义。水凝胶微球与银纳米粒子的复合体系有望在表面增强拉曼以及抗菌剂方面得到重要应用。
4.采用共沉淀的方法合成了水溶性的四氧化三铁纳米粒子。然后将三种具有不同交联度的异丙基丙烯酰胺与丙烯酸共聚水凝胶微球与四氧化三铁纳米粒子通过物理复合,制备了PNIPAM-co-PAA/Fe3O4复合体系。详细研究了PNIPAM-co-PAA水凝胶微球交联度对Fe3O4纳米粒子负载量的影响,结果发现随着PNIPAM-co-PAA水凝胶微球交联度的升高,Fe3O4纳米粒子的负载量降低。我们还研究了复合体系在磁场作用下的自组装现象,结果发现PNIPAM-co-PAA/Fe3O4于磁场存在的条件下,在溶剂挥发过程中可自组装为线形链状纳米结构。