本文關(guān)鍵詞：兩親性嵌段共聚物在界面上的自組裝

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【摘要】：兩親性嵌段共聚物由相互分離的兩個完全不同的親水和疏水嵌段組成,在液／液界面上表現(xiàn)出了豐富的自組裝行為。我們曾利用兩親性嵌段共聚物在液／液界面上的吸附和自組裝制備了多種嵌有貴金屬納米粒子的復合薄膜,這些復合薄膜具有各種各樣的形貌和結(jié)構(gòu)。為了提高復合薄膜的穩(wěn)定性,本研究首先探討了兩親聚合物聚異戊二烯-嵌-聚(2-乙烯基吡啶)(PI-b-P2VP)經(jīng)S2Cl2交聯(lián)后在液／液界面上的吸附和自組裝行為,并得到了不含無機組分的多孔狀純聚合物薄膜。我們還發(fā)展了一種新的界面組裝方法,即用聚合物的DMF/CHCl3混合溶液代替其純氯仿溶液,在氣／液界面上得到了層狀的聚丁二烯-嵌-聚(4-乙烯基吡啶)(PB-b-P4VP)/Au復合薄膜、層狀的聚(2-乙烯基吡啶)-嵌-聚苯乙烯-嵌-聚(2-乙烯基吡啶)(P2VP-b-PS-b-P2VP)/Au復合薄膜及泡沫狀的聚(4-乙烯基吡啶)-嵌-聚苯乙烯-嵌-聚(4-乙烯基吡啶)(P4VP-b-PS-b-P4VP)/Au復合薄膜。該方法涉及到相轉(zhuǎn)移、自組裝及Gibbs吸附等過程,是一種在氣/液界面上制備復合材料的簡單易行的新方法。1.液/液界面上形成的多孔狀聚合物復合薄膜選用聚合物PI-b-P2VP,分別用三種方法制備了嵌有金屬納米粒子的復合薄膜。方法1：PI-b-P2VP的氯仿溶液作為下相,HAuCl4或AgNO3水溶液作為上相,在液／液界面得到了復合薄膜。方法2：用S2Cl2交聯(lián)后的PI-b-P2VP的氯仿溶液作為下相,純水作為上相,在液／液界面上得到了多孔狀純聚合物薄膜。將沉積在固體基片上的多孔薄膜浸在HAuCl4或AgNO3水溶液中,并在KBH4水溶液中進一步還原吸附在薄膜中的金屬離子,得到了含有Au或Ag納米粒子的復合薄膜。方法3：用S2Cl2交聯(lián)后的PI-b-P2VP有機溶液作為下相,無機金屬離子的水溶液作為上相,在液／液界面上得到了復合薄膜。用水溶液中KBH4還原4-]NP作為模型反應研究了用前兩種方法制得的復合薄膜的催化性能。結(jié)果表明,用方法1制備的復合薄膜中的金屬納米粒子在催化反應過程中發(fā)生了融合,從而使薄膜催化性能不穩(wěn)定；用方法2制備的復合薄膜則表現(xiàn)出了穩(wěn)定的催化性能。另外,得到的純聚合物多孔狀薄膜可被用來吸附其它物質(zhì),可用來制備多種功能性的復合薄膜。2.氣/液界面上形成的具有多層結(jié)構(gòu)的復合薄膜以聚合物PB-b-P4VP的DMF/CHCl3混合溶液為下相,以HAuCl4水溶液為上相,在氣／液界面上得到了多層結(jié)構(gòu)的PB-b-P4VP/Au復合薄膜。由于DMF是PB嵌段的不良溶劑,一些PB-b-P4VP分子在混合有機溶液中自我組織成盤狀膠束。當液腋界面形成以后,由于DMF和水是互溶的,下相中的DMF攜帶著PB-b-P4VP分子和盤狀膠束遷移到上相水溶液中形成水包油型的乳液。這是由烏佐效應引起的自發(fā)乳化過程。由于DMF和水之間的互溶性,乳液液滴并不穩(wěn)定。DMF向水中擴散,使聚合物分子進一步組裝形成了大的片狀結(jié)構(gòu)。這些片狀結(jié)構(gòu)依次吸附在氣／液界面上,形成了具有多層結(jié)構(gòu)的薄膜。在組裝過程中,AuCl4-與聚合物中的P4VP嵌段相互作用并被DMF還原成Au納米粒子而嵌在薄膜中。這種復合薄膜由于具有特殊的層狀結(jié)構(gòu),在催化反應中表現(xiàn)出了獨特的催化性能。3.氣/液界面上形成的具有多層結(jié)構(gòu)及泡沫結(jié)構(gòu)的復合薄膜分別以P2VP-b-PS-b-P2VP和P4VP-b-PS-b-P4VP的DMF/CHCl3混合溶液為下相,HAuCl4水溶液為上相,在氣／液界面上得到了具有多層結(jié)構(gòu)的P2VP-b-PS-b-P2VP/Au復合薄膜及泡沫狀的P4VP-b-PS-b-P4VP/Au復合薄膜。由于烏佐效應,DMF攜帶著聚合物分子通過液／液界面發(fā)生了相轉(zhuǎn)移而形成水包油型的乳液,并分別在上相中進一步組裝形成了由P2VP-b-PS-b-P2VP構(gòu)成的盤狀或片狀聚集體及P4VP-b-PS-b-P4VP構(gòu)成的微膠囊。這些聚集體和微膠囊分別吸附在氣／液界面上,進一步組裝形成了層狀或泡沫狀薄膜。在組裝過程中,AuCl4-與聚合物相互作用并被DMF還原成Au納米粒子而嵌在薄膜中。有趣的是,兩種聚合物分子由于結(jié)構(gòu)的微小不同表現(xiàn)出了完全不同的自組裝行為,所形成的具有不同結(jié)構(gòu)的兩種復合薄膜在催化反應中也表現(xiàn)出不同的催化性能。
【關(guān)鍵詞】：液腋界面 氣/液界面 兩親性嵌段聚合物 自組裝 吸附 相轉(zhuǎn)移 烏佐效應 乳液 納米粒子 復合薄膜 催化
【學位授予單位】：山東大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O631.3
【目錄】：

• 摘要10-12
• ABSTRACT12-15
• 第一章 前言15-35
• 1.1 膠體與界面化學的主要研究內(nèi)容15-16
• 1.2 兩親性嵌段共聚物的自組裝16-20
• 1.2.1 兩親性嵌段共聚物在溶液中的自組裝16-18
• 1.2.2 兩親性嵌段共聚物在薄膜中的自組裝18-19
• 1.2.3 兩親性嵌段共聚物在氣/液界面上的自組裝19-20
• 1.3 聚合物基納米復合材料簡介20-23
• 1.3.1 聚合物基納米復合材料的定義20
• 1.3.2 聚合物基納米復合材料的制備方法20-23
• 1.3.2.1 溶膠-凝膠法20
• 1.3.2.2 共混法20-21
• 1.3.2.3 原位聚合法21-22
• 1.3.2.4 插層復合法22
• 1.3.2.5 自組裝膜技術(shù)22-23
• 1.4 液/液界面上制備兩親嵌段聚合物基納米復合材料23-25
• 1.4.1 互不相溶的兩相形成的液/液界面上的吸附和自組裝23-24
• 1.4.2 乳液液滴誘導的液/液界面上的吸附和自組裝24-25
• 1.5 本論文的研究目的及內(nèi)容25-27
• 參考文獻27-35
• 第二章 液/液界面上形成的多孔狀聚合物復合薄膜35-55
• 2.1 引言35-36
• 2.2 實驗部分36-39
• 2.2.1 實驗試劑及儀器36-37
• 2.2.2 樣品制備及表征37-38
• 2.2.2.1 溶液的配制37
• 2.2.2.2 薄膜的制備及表征37-38
• 2.2.3 催化反應38-39
• 2.3 結(jié)果與討論39-51
• 2.3.1 形貌分析39-44
• 2.3.2 形成機理44-46
• 2.3.3 成分分析46-47
• 2.3.4 催化性能47-51
• 2.4 小結(jié)51-52
• 參考文獻52-55
• 第三章 氣/液界面上形成的具有多層結(jié)構(gòu)的復合薄膜——一種新的組裝方法的研究55-68
• 3.1 引言55
• 3.2 實驗部分55-57
• 3.2.1 實驗試劑及儀器55-56
• 3.2.2 樣品的制備及表征56-57
• 3.2.2.1 溶液的配制56
• 3.2.2.2 薄膜的制備及表征56-57
• 3.2.3 催化反應57
• 3.3 結(jié)果與討論57-64
• 3.3.1 形貌分析57-59
• 3.3.2 形成機理59-62
• 3.3.3 成分分析62-63
• 3.3.4 催化性能63-64
• 3.4 小結(jié)64-65
• 參考文獻65-68
• 第四章 氣腋界面上形成的具有多層結(jié)構(gòu)及泡沫結(jié)構(gòu)的復合薄膜——分子結(jié)構(gòu)對組裝過程和薄膜形貌的影響68-85
• 4.1 引言68-69
• 4.2 實驗部分69-71
• 4.2.1 實驗試劑及儀器69
• 4.2.2 樣品制備及表征69-70
• 4.2.2.1 溶液的配制69-70
• 4.2.2.2 薄膜的制備及表征70
• 4.2.3 催化反應70-71
• 4.3 結(jié)果與討論71-79
• 4.3.1 形貌分析71-73
• 4.3.2 形成機理73-76
• 4.3.3 成分分析76-77
• 4.3.4 催化性能77-79
• 4.4 小結(jié)79-80
• 參考文獻80-85
• 第五章 結(jié)論85-86
• 致謝86-87
• 碩士研究生期間發(fā)表論文87
• 碩士研究生期間參加學術(shù)會議87-88
• 附件88

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