兩親性嵌段共聚物在界面上的自組裝.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、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構。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S2Cl2交聯后在液/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

2、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

3、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

4、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。結果表明,用方法1制備的復合薄膜中的金屬納

5、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,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構的復合薄膜
  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構的PB-b-P4VP/Au復合薄膜。由于DMF是PB嵌段的不良

6、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/液界面形成以后,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構。這些片狀結構依次吸附在氣/液界面上,形成了具有多層結構的薄膜。在組裝過程中,AuCl4-與聚合物

7、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構,在催化反應中表現出了獨特的催化性能。
  3.氣/液界面上形成的具有多層結構及泡沫結構的復合薄膜分別以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構的P2VP-b-PS-b-P2VP/Au復合薄膜及泡沫狀的P4VP-b

8、-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構成的盤狀或片狀聚集體及P4VP-b-PS-b-P4VP構成的微膠囊。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

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