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(gè)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?cè)脙捎H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(fù)合薄膜,這些復(fù)合薄膜具有各種各樣的形貌和結(jié)構(gòu)。為了提高復(fù)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(wú)機(jī)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(fù)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(fù)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(fù)合薄膜。該方法涉及到相轉(zhuǎn)移、自組裝及Gibbs吸附等過(guò)程,是一種在氣/液界面上制備復(fù)合材料的簡(jiǎn)單易行的新方法。1.液/液界面上形成的多孔狀聚合物復(fù)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(fù)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(fù)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(jìn)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(fù)合薄膜。方法3：用S2Cl2交聯(lián)后的PI-b-P2VP有機(jī)溶液作為下相,無(wú)機(jī)金屬離子的水溶液作為上相,在液／液界面上得到了復(fù)合薄膜。用水溶液中KBH4還原4-]NP作為模型反應(yīng)研究了用前兩種方法制得的復(fù)合薄膜的催化性能。結(jié)果表明,用方法1制備的復(fù)合薄膜中的金屬納米粒子在催化反應(yīng)過(guò)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(fù)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(lái)吸附其它物質(zhì),可用來(lái)制備多種功能性的復(fù)合薄膜。2.氣/液界面上形成的具有多層結(jié)構(gòu)的復(fù)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(fù)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(jī)溶液中自我組織成盤狀膠束。當(dāng)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(yīng)引起的自發(fā)乳化過(guò)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(kuò)散,使聚合物分子進(jìn)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(guò)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(fù)合薄膜由于具有特殊的層狀結(jié)構(gòu),在催化反應(yīng)中表現(xiàn)出了獨(dú)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(fù)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(fù)合薄膜及泡沫狀的P4VP-b-PS-b-P4VP/Au復(fù)合薄膜。由于烏佐效應(yīng),DMF攜帶著聚合物分子通過(guò)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(jìn)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(jìn)一步組裝形成了層狀或泡沫狀薄膜。在組裝過(guò)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(fù)合薄膜在催化反應(yīng)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(yīng) 乳液 納米粒子 復(fù)合薄膜 催化
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(xué)的主要研究?jī)?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(fù)合材料簡(jiǎn)介20-23
• 1.3.1 聚合物基納米復(fù)合材料的定義20
• 1.3.2 聚合物基納米復(fù)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(fù)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(fù)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(dǎo)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(xiàn)27-35
• 第二章 液/液界面上形成的多孔狀聚合物復(fù)合薄膜35-55
• 2.1 引言35-36
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分36-39
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(jī)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(xiàn)52-55
• 第三章 氣/液界面上形成的具有多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜——一種新的組裝方法的研究55-68
• 3.1 引言55
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分55-57
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(jī)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(xiàn)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(fù)合薄膜——分子結(jié)構(gòu)對(duì)組裝過(guò)程和薄膜形貌的影響68-85
• 4.1 引言68-69
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分69-71
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)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(yīng)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(jī)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(xiàn)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(xué)術(shù)會(huì)議87-88
• 附件88

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4 司e，

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