本文選題：非球形 + 中空納米結構�。� 參考：《吉林大學》2017年博士論文

【摘要】：中空納米結構是一系列內部具有空腔,結構尺寸在納米尺度的材料的總稱。作為功能材料家族中的一員,中空納米結構將功能性殼層與結構內部的空腔相結合,降低了密度、增大了比表面積、并縮短了電荷和物質傳輸的路徑�；谄洫毺氐奈锢砘瘜W性質,中空納米結構在現有及新興領域均引起了人們極大地研究興趣,并在催化、生物醫(yī)藥、光電、環(huán)境等諸多領域具有廣泛的應用前景。在過去的十年中,研究者們設計并建立了多種用于制備中空納米結構的方法,如層層組裝法、微乳液法、自模板法、奧斯瓦爾德熟化法等。盡管這些構筑方法已經得到了廣泛的應用,但由于具有非球形的模板材料較為稀少,構筑具有各向異性形貌的中空納米結構仍然存在困難。除此之外,大多數構筑方法都針對于無機中空納米結構的制備,設計和建立聚合物中空納米結構的制備方法仍然是一向挑戰(zhàn)。本文中,我們建立了一種新型的用于制備中空聚合物納米結構的方法。該方法基于“配位競爭誘導聚合”的機理,通過邊拆解邊聚合的方式實現中空聚合物納米結構的構筑。該方法設計新穎、思路巧妙、制備條件溫和,為構筑一系列基于聚合物的中空結構提供了研究平臺。此外,通過對該方法的反應條件進行調控和引入功能性的納米微粒,還實現了對所制備的中空聚合物納米結構的功能化,使其在生物醫(yī)藥、能源等領域具有廣泛的應用前景。第二章中,首先以金屬有機框架化合物ZIF-8為模板材料,多巴胺(DA)為單體制備了中空聚多巴胺納米結構,并以此為例對配位競爭誘導聚合(CCIP)法的機理進行了詳細的研究,并理論計算結合能對該機理進行了論證。通過對反應過程進行監(jiān)控,了解了中空納米結構的形成;通過調節(jié)實驗條件,實現了對產物的結構、尺寸、殼厚等參數的精確調控;通過進一步拓展模板材料,制備了具有不同形貌、不同金屬陽離子配位的中空聚多巴胺納米結構;通過進一步拓展單體,得到了不同的中空聚合物納米結構。進一步對所制備的納米結構進行生物毒性、藥物負載以及光熱升溫等方面的測試,結果表明該材料在這幾方面均具有出色的性能表現,為其在生物醫(yī)藥領域的應用提供了可行性。第三章中,通過引入功能性納米微�！鸺{米棒(AuNRs),對所制備的中空聚多巴胺納米結構進行了功能化。通過表面配體(PVP)修飾,能夠很容易地將AuNRs引入到模板材料當中,且形成中空結構之后AuNRs仍然保留在體系當中;通過對所制備的納米結構(AuNRs@PDA NCTs)的形貌結構進行表征,結果表明AuNRs的引入對中空PDA納米結構沒有明顯的影響;進一步對其性能進行表征,AuNRs@PDA NCTs具有良好的生物相容性、出色的光熱升溫性能、較高的藥物負載量及可控釋放性能。在體外細胞及裸鼠體內腫瘤實驗中,負載了抗癌藥物的AuNRs@PDA NCTs均表現出較好的光療-化療協同抗癌效果。此外,由于AuNRs的引入,納米結構在CT成像方面也表現出了不錯的性能。第四章中,通過引入Fe_3O_4納米粒子,并對中空聚合物結構進行碳化處理,制備了負載有Fe_3O_4的十二面體中空碳納米籠(Fe_3O_4/C NCs)。利用此方法制備的碳納米籠對于Fe_3O_4的負載量較大,尺寸、結構精確可控,且以聚合物作為碳源實現了N摻雜�；贔e_3O_4納米粒子較好的電化學性能及中空碳納米籠的內部大空腔結構,我們對所制備的Fe_3O_4/C NCs的鋰離子電池性能進行了考察。結果顯示,Fe_3O_4/C NCs作為負極材料具有較好的穩(wěn)定性和倍率性能,有效的緩解了Fe_3O_4納米粒子在電池充放電過程中產生的聚集和體積膨脹帶來的結構破壞。進一步的高溫結晶處理,所制備的Fe_3O_4/C具有出色的循環(huán)比容量,在鋰離子電池領域具有出色的應用潛力。除此之外,我們還對基于CCIP法制備的其它類型的中空納米結構進行了碳化和鋰離子電池方面的測試,得到了較好的實驗效果�？傊�,我們建立了一種基于“配位競爭誘導聚合”機理的制備方法來構筑具有非球形的中空聚合物納米結構。該方法不僅為中空聚合物納米結構的合成提供了思路和平臺,也為具有實際應用潛力的功能性納米結構的制備提供了可能性。通過理論探索與實際應用相結合的研究思路,實現了對中空聚合物納米結構的制備、功能化及其性能方面的研究,推動了納米技術在基礎研究和應用技術方面的發(fā)展。
[Abstract]:A new method for preparing hollow nano - structure has been developed in the past decade . The results show that the nano - structure of AuNRs @ PDA has good biocompatibility , excellent light - heat - raising performance , high drug loading and controlled release . In the fourth chapter , AuNRs @ PDA NCTs have good biocompatibility , excellent light - heat - raising performance , higher drug loading and controlled release . In the fourth chapter , by introducing Fe _ 3O _ 4 nanoparticles and carbonizing the hollow polymer structure , the hollow carbon nano - cage ( Fe _ 3O _ 4 / C NCs ) loaded with Fe _ 3O _ 4 is prepared . The results show that Fe _ 3O _ 4 / C NCs have excellent cycling - specific capacity and have good application potential in the field of lithium - ion batteries .
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;O631

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本文編號：1920380