基于PS-b-PAA多孔膜构建微纳功能材料及其应用研究
发布时间：2022-02-13 04:36
BF（Breath Figure）法是近年来引人瞩目的一种制备有序微结构材料的方法,所制备的蜂窝状有序多孔膜在图案化模板、气体分离去除、细胞/细菌培养、微容器和微反应器、液晶显示材料、超疏水表面、分离膜等领域具有十分重要的应用前景。本论文从选择成膜材料出发,利用BF法构筑蜂窝状多孔膜,针对如何将BF法拓展到广阔的功能材料领域,尤其是性质优异的稀有金属材料体系,如何利用二次结构设计来实现更多无机功能材料的多孔结构制备,如何通过调节功能化纳米粒子的尺寸及性质,有效调控有序多孔膜的结构与性能,如何使功能材料的特性更好地在多孔结构中展现等一系列基本问题,开展了系统的研究工作。主要包括以下五部分内容:（1）利用原子转移自由基聚合方法合成结构可控的两亲性嵌段共聚物PS-b-PAA作为成膜原料,采用BF法制备PS-b-PAA的多孔膜,详细探讨多孔膜形貌的影响因素,在得到高度有序多孔膜的同时,阐明有序多孔结构的形成规律,丰富对BF法成膜机理的认识;同时尝试将BF法扩展到稀有金属材料领域,选择含稀有金属的配合物作为第二组份,通过一步共混法成膜,利用混合物中的稀有金属功能组分对多孔膜进行修饰改性,建立复合...
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?（Ａ）?ＰＳ－ＰＰＰ蜂窝膜形成示意图；?（Ｂ）?ＰＳ－ＰＰＰ蜂窝状薄膜的ＳＥＭ图［２０】??
道液体大的表面张力（如水）有利于聚合物溶液的铺展。他们在４０％蔗糖水溶液液面上制??得了的具有通孔结构的薄膜［５３］。４０％蔗糖水溶液（８４．０ｍＮ／ｍ）比纯水（７２．８ｍＮ／ｍ，２０°Ｃ?）具??有更高的表面张力。Ｓｈｉｍｏｍｕｒａ和他的同事研宄报道了一种在超级水表面制备大面积双亲??性共聚物薄膜的方法［５４１。他们通过ＡＦＭ确认了所制膜具有通孔结构。水的表面张力随温??度的降低而增大，膜面积也随水温的降低而增大。他们将自支撑的蜂窝膜应用于细胞培养。??另一种有趣的成膜物质是无机粒于。早在２００５年，吴等人就开始研宄多金属氧酸盐（ＰＯＭＳ）??在固体表面自组装为图案化的蜂窝结构［５５］。郝和他的同事在空气／水界面上也同样制造了髙??度有序的多金属氧酸盐（ＰＯＭＳ）蜂窝状薄膜％。研宄发现表面活性剂的浓度发现对薄膜??的有序结构是至关重要的；只有适量的表面活性剂才能形成理想的蜂窝结构。郝课题组进??一步研宄了在空气／水界面的一系列多金属氧酸盐和其他纳米粒子，如金纳米粒子和纳米复??合材料的自组装［５７－６Ｑ］。陈等人在水表面制备了自支撑的石墨烯蜂窝状薄膜，研宄表明该薄??膜具有优异的广谱抗菌活性Ｍ］。应当指出的是，上述所有工作采用的都是所谓的“两次浇??铸”的方法，即先将少量的聚合物溶液和表面活性剂滴加在水面上，提前确保聚合物溶液可??以在水面形成稳定的液膜。??
Ｔｇ可能接近１００°Ｃ，他们将聚合物溶液浇铸在修饰后的硅晶片表面上。然后把铜做光栅置??于聚合物溶液表面促进水滴模板的自组装。结果发现，高分子表面活性剂可以提高界面的??润湿性，这是形成分层结构的关键（图１－４Ｂ）。除了“二维”的非平面衬底以外，“三维”的??非平面衬底也可以用作ＢＦ法的基底。乔等人首先报道了在一些微球和不规则粒子上使用??一种非常低的Ｔｇ?（－１２４°Ｃ）的星型交联聚合物形成蜂窝状膜的情况，获得了完全共形ＢＦ??薄膜（图?ｌ－４ｃ）?［７１］。??ＷＨ??图１－４几种典型的非平面蜂窝状多孔薄膜??（ａ）?ＴＥＭ网格【６９］；?（ｂ）铜栅参［７３］；?（ｃ）三维粒子間；??（ｄ）浅浮雕硅晶片［７４］；?ＣＥ）?３ｄ微管［７５］；?Ｃｆ）三维多孔网格［７６】??在另一个有趣的实验中，李等人利用商用的嵌段聚合物如聚苯乙烯嵌段聚异戊二烯聚??苯乙烯嵌在各种非平面衬底上制得了蜂窝状多孔膜（图ｌ－４ｄ）?［７４］。硫化后可以获得自由基??膜，薄膜耐多种有机溶剂，热稳定性高达到３５０°Ｃ。这对于获得具有三维有序结构的高稳??定性薄膜具有重要意义。顾等人选择有曲率梯度的微管作为基板使用聚（Ｌ－乳酸）和二油??酰磷脂酰乙醇胺（涂料）表面活性剂共混液作为成膜聚合物也获得了蜂窝状多孔结构［７５］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物模板微球表面电性对中空二氧化硅微球形貌的影响[J]. 段国伟,谢李昭,赵驰,汪谟贞,葛学武. 高分子学报. 2017(05)
[2]乳液模板法构筑聚合物表面有序多孔膜及孔结构功能化[J]. 梁静,张桂兰,王更新,李豹,吴立新. 科学通报. 2017(06)
[3]氟对铈基稀土抛光粉性能的影响研究[J]. 杨国胜,崔凌霄,谢兵,吴文远. 稀土. 2016(06)
[4]不同结构类型贵金属-二氧化铈纳米材料的制备及催化性能[J]. 刘子恩,葛雪莹,荔雅文,尹骏闻,彭叶青,李保民,袁荃. 科学通报. 2015(24)
[5]纳米二氧化铈化学发光抑制法测定抗坏血酸[J]. 石文兵,贺薇,万帮江. 食品科学. 2015(24)
[6]二氧化铈在低温燃料电池电催化剂中的应用[J]. 敖洪亮,张丽娟,李钒. 稀有金属材料与工程. 2014(11)
[7]二氧化铈抛光材料应用的研究进展[J]. 吕逢娇. 新材料产业. 2014(02)
[8]二氧化铈抗紫外性能研究进展[J]. 于晓丽,曹鸿璋,张玉玺,刘铃声,弓永强. 稀土. 2013(04)
[9]二氧化铈表面氧的活化及对氧化反应的催化作用[J]. 詹望成,郭耘,龚学庆,郭杨龙,王艳芹,卢冠忠. 中国科学:化学. 2012(04)
[10]空心微球表面定向生长TiO2纳米棒及其光催化性能研究[J]. 赵立薇,何溥,杜鑫,贺军辉. 化学学报. 2011(09)
博士论文
[1]SnO2空心纳米结构的制备及其气敏性能研究[D]. 李延根.吉林大学 2013
硕士论文
[1]荧光PS微球及其有序自组装材料的制备和性能研究[D]. 张超.扬州大学 2015
[2]二氧化铈的可控合成及其电化学性质研究[D]. 朱园.青岛科技大学 2014
本文编号：3622690
【文章来源】：扬州大学江苏省
【文章页数】：136 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１－１?（Ａ）?ＰＳ－ＰＰＰ蜂窝膜形成示意图；?（Ｂ）?ＰＳ－ＰＰＰ蜂窝状薄膜的ＳＥＭ图［２０】??
道液体大的表面张力（如水）有利于聚合物溶液的铺展。他们在４０％蔗糖水溶液液面上制??得了的具有通孔结构的薄膜［５３］。４０％蔗糖水溶液（８４．０ｍＮ／ｍ）比纯水（７２．８ｍＮ／ｍ，２０°Ｃ?）具??有更高的表面张力。Ｓｈｉｍｏｍｕｒａ和他的同事研宄报道了一种在超级水表面制备大面积双亲??性共聚物薄膜的方法［５４１。他们通过ＡＦＭ确认了所制膜具有通孔结构。水的表面张力随温??度的降低而增大，膜面积也随水温的降低而增大。他们将自支撑的蜂窝膜应用于细胞培养。??另一种有趣的成膜物质是无机粒于。早在２００５年，吴等人就开始研宄多金属氧酸盐（ＰＯＭＳ）??在固体表面自组装为图案化的蜂窝结构［５５］。郝和他的同事在空气／水界面上也同样制造了髙??度有序的多金属氧酸盐（ＰＯＭＳ）蜂窝状薄膜％。研宄发现表面活性剂的浓度发现对薄膜??的有序结构是至关重要的；只有适量的表面活性剂才能形成理想的蜂窝结构。郝课题组进??一步研宄了在空气／水界面的一系列多金属氧酸盐和其他纳米粒子，如金纳米粒子和纳米复??合材料的自组装［５７－６Ｑ］。陈等人在水表面制备了自支撑的石墨烯蜂窝状薄膜，研宄表明该薄??膜具有优异的广谱抗菌活性Ｍ］。应当指出的是，上述所有工作采用的都是所谓的“两次浇??铸”的方法，即先将少量的聚合物溶液和表面活性剂滴加在水面上，提前确保聚合物溶液可??以在水面形成稳定的液膜。??
Ｔｇ可能接近１００°Ｃ，他们将聚合物溶液浇铸在修饰后的硅晶片表面上。然后把铜做光栅置??于聚合物溶液表面促进水滴模板的自组装。结果发现，高分子表面活性剂可以提高界面的??润湿性，这是形成分层结构的关键（图１－４Ｂ）。除了“二维”的非平面衬底以外，“三维”的??非平面衬底也可以用作ＢＦ法的基底。乔等人首先报道了在一些微球和不规则粒子上使用??一种非常低的Ｔｇ?（－１２４°Ｃ）的星型交联聚合物形成蜂窝状膜的情况，获得了完全共形ＢＦ??薄膜（图?ｌ－４ｃ）?［７１］。??ＷＨ??图１－４几种典型的非平面蜂窝状多孔薄膜??（ａ）?ＴＥＭ网格【６９］；?（ｂ）铜栅参［７３］；?（ｃ）三维粒子間；??（ｄ）浅浮雕硅晶片［７４］；?ＣＥ）?３ｄ微管［７５］；?Ｃｆ）三维多孔网格［７６】??在另一个有趣的实验中，李等人利用商用的嵌段聚合物如聚苯乙烯嵌段聚异戊二烯聚??苯乙烯嵌在各种非平面衬底上制得了蜂窝状多孔膜（图ｌ－４ｄ）?［７４］。硫化后可以获得自由基??膜，薄膜耐多种有机溶剂，热稳定性高达到３５０°Ｃ。这对于获得具有三维有序结构的高稳??定性薄膜具有重要意义。顾等人选择有曲率梯度的微管作为基板使用聚（Ｌ－乳酸）和二油??酰磷脂酰乙醇胺（涂料）表面活性剂共混液作为成膜聚合物也获得了蜂窝状多孔结构［７５］。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚合物模板微球表面电性对中空二氧化硅微球形貌的影响[J]. 段国伟,谢李昭,赵驰,汪谟贞,葛学武. 高分子学报. 2017(05)
[2]乳液模板法构筑聚合物表面有序多孔膜及孔结构功能化[J]. 梁静,张桂兰,王更新,李豹,吴立新. 科学通报. 2017(06)
[3]氟对铈基稀土抛光粉性能的影响研究[J]. 杨国胜,崔凌霄,谢兵,吴文远. 稀土. 2016(06)
[4]不同结构类型贵金属-二氧化铈纳米材料的制备及催化性能[J]. 刘子恩,葛雪莹,荔雅文,尹骏闻,彭叶青,李保民,袁荃. 科学通报. 2015(24)
[5]纳米二氧化铈化学发光抑制法测定抗坏血酸[J]. 石文兵,贺薇,万帮江. 食品科学. 2015(24)
[6]二氧化铈在低温燃料电池电催化剂中的应用[J]. 敖洪亮,张丽娟,李钒. 稀有金属材料与工程. 2014(11)
[7]二氧化铈抛光材料应用的研究进展[J]. 吕逢娇. 新材料产业. 2014(02)
[8]二氧化铈抗紫外性能研究进展[J]. 于晓丽,曹鸿璋,张玉玺,刘铃声,弓永强. 稀土. 2013(04)
[9]二氧化铈表面氧的活化及对氧化反应的催化作用[J]. 詹望成,郭耘,龚学庆,郭杨龙,王艳芹,卢冠忠. 中国科学:化学. 2012(04)
[10]空心微球表面定向生长TiO2纳米棒及其光催化性能研究[J]. 赵立薇,何溥,杜鑫,贺军辉. 化学学报. 2011(09)
博士论文
[1]SnO2空心纳米结构的制备及其气敏性能研究[D]. 李延根.吉林大学 2013
硕士论文
[1]荧光PS微球及其有序自组装材料的制备和性能研究[D]. 张超.扬州大学 2015
[2]二氧化铈的可控合成及其电化学性质研究[D]. 朱园.青岛科技大学 2014
本文编号：3622690
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