含有水核的聚合物胶束的可控制备及聚合物纳米粒子的自组装

论文摘要

近年来,嵌段共聚物胶束因其在微反应器,药物控释及催化等领域的广泛应用,引起了广泛的研究兴趣。与此同时,以胶体粒子作为基元的组装因其独特的规律和在材料科学领域的潜在应用受到越来越多的关注。本论文的工作包括以下两个部分:1.通过构筑HCl水溶液-PS-b-P4VP嵌段共聚物氯仿溶液两相体系,利用水相中的HCl诱导了氯仿相中PS-b-P4VP嵌段共聚物的胶束化。由于水相中的HCl向氯仿相的扩散是一个均匀缓慢的过程,因此为嵌段共聚物的胶束化提供了良好的可控性。进一步通过水分子在胶束核中的富集制备了结构规整,尺寸均一的含有水核的胶束。我们用DLS,1H NMR和TEM仔细研究了嵌段共聚物胶束化和含有水核的胶束形成的全过程。利用含有水核的胶束作为微反应器,通过溶胶-凝胶,配位,化学沉积和光化学等方法,成功制备了SiO2,Fe（SCN）2+,AgCl和Ag2ClNO3等无机纳米粒子。作为微反应器,这种含有水核的胶束综合了小分子表面活性剂胶束和传统嵌段共聚物胶束的优点。一方面,与小分子表面活性剂胶束类似,胶束的水核可以负载所有亲水的前体;另一方面,嵌段共聚物胶束可以对生成的无机纳米粒子提供良好的稳定性,并使其均匀分散在低极性的介质中,扩大了无机纳米粒子的应用范围。2.利用两步阴离子聚合法合成了PS/P4VP杂臂聚合物纳米粒子。其中,PS臂较长,P4VP臂较短。在共同溶剂DMF和PS臂的选择性溶剂甲苯中,杂臂聚合物粒子以单个粒子的形式分散于溶剂中。在P4VP的选择性溶剂酸性水中,杂臂聚合物粒子通过PS臂之间的疏水相互作用发生自组装,形成球状超粒子。我们利用甲苯中的杂臂聚合物粒子和水中的超粒子作为模板,制备了不同形态的金纳米粒子聚集体。在甲苯中,以单个杂臂聚合物粒子为模板,得到了树莓状的金纳米粒子簇。在酸性水溶液中,以超粒子为模板,我们可以通过控制溶剂的组成控制金/超粒子的形态。在0.1 M HCl中,金粒子在超粒子模板内形成壳状的团簇;在0.1 M HCl/DMF（9/1,v/v）中,金粒子形成树枝状的团簇。

论文目录

• 摘要
• SYNOPSIS
• 第一章 含有水核的嵌段共聚物胶束的可控制备及其作为微反应器的应用
• 1.1 研究背景
• 1.1.1 嵌段共聚物胶束化的热力学和形态
• 1.1.2 胶束溶液的制备
• 1.1.3 制备嵌段共聚物胶束化的新途径
• 1.1.4 本课题的提出
• 1.2 实验部分
• 1.2.1 原料
• 1.2.2 HCl诱导氯仿相中PS-b-P4VP的胶束化,制备含有水核的胶束
• 1.2.3 利用含有水核的胶束制备各种无机纳米粒子
• 1.2.3.1 制备二氧化硅纳米粒子
• 3+/SCN^-的络合物'>1.2.3.2.制备Fe³⁺/SCN^-的络合物
• 2ClNO₃纳米粒子'>1.2.3.3 制备AgCl和Ag₂ClNO₃纳米粒子
• 1.2.4 样品的表征与测试
• 1.2.4.1 动态光散射（DLS）
• H NMR）'>1.2.4.2 核磁共振（^HNMR）
• 1.2.4.3 透射电镜（TEM）X射线能量色散光谱（EDX）
• 1.2.4.4 紫外-可见光谱（UV-Vis）
• 1.3 结果与讨论
• 1.3.1 HCl诱导PS-b-P4VP的胶束化和含有水核胶束的形成
• 1.3.2 利用含有水核的胶束作为微反应器制备各种无机纳米粒子
• 1.3.2.1 二氧化硅纳米粒子的制备
• 3+/SCN^-络合物的制备'>1.3.2.2 Fe³⁺/SCN^-络合物的制备
• 2ClNO₃的制备'>1.3.2.3 AgCl和Ag₂ClNO₃的制备
• 1.4 结论
• 参考文献
• 第二章 杂臂核壳结构聚合物粒子的自组装和金纳米粒子的模版合成
• 2.1 研究背景
• 2.1.1 粒子组装的方法
• 2.1.1.1 单分散胶体粒子的结晶
• 2.1.1.2 分子或粒子参与的交联
• 2.1.1.3 乳液或液滴作为模板
• 2.1.1.4 两亲性
• 2.1.2.5 偶极-偶极相互作用
• 2.1.2 本课题的提出
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 原料及纯化
• 2.2.2 PS/P4VP杂臂纳米粒子的合成
• 2.2.3 杂臂纳米粒子在酸性水中的自组装
• 2.2.4 以杂臂纳米粒子为模板合成金纳米粒子
• 2.2.5 以球形超粒子为模板合成金纳米粒子
• 2.2.6 样品的表征与测试
• 2.2.6.1 体积排除色谱（SEC）
• 2.2.6.2 元素分析（EA）
• 1HNMR）'>2.2.6.3 核磁共振（¹HNMR）
• 2.2.6.4 透射电镜（TEM）
• 2.2.6.5 动态光散射（DLS）
• 2.2.6.6 紫外-可见光谱（UV-Vis）
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PS/P4VP杂臂纳米粒子的合成与表征
• 2.3.2 PS/P4VP杂臂聚合物纳米粒子在酸性水中的自组装
• 2.3.3 以杂臂纳米粒子为模板合成金纳米粒子
• 2.3.4 以超粒子为模板合成金纳米粒子
• 2.4 结论
• 参考文献:
• 简历
• 致谢