PNIPAM类温敏纳米复合物的合成、荧光和催化性质

发布时间：2017-10-08 09:22

  本文关键词：PNIPAM类温敏纳米复合物的合成、荧光和催化性质

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【摘要】：热响应型嵌段共聚物作为新型的智能材料,在药物释放、荧光探针、传感多个领域都有广泛的应用,其中研究较热的是基于N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)的聚合物。本文制备出PNIPAM基的纳米复合材料,并进一步应用于传感和催化应用中。主要研究内容如下:1.用4-氰基-4-(硫代苯甲酰)戊酸(CPADB)做链转移剂(即CTA),2,2-偶氮二异丁腈(AIBN)做引发剂,通过可逆加成断裂链转移(RAFT)聚合方法,连续聚合丙烯酸(AA)和N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)单体,合成温敏型嵌段共聚物——聚丙烯酸-b-聚N-异丙基丙烯酰胺(PAA-b-PNIPAM)。再用乙二胺(EDA)对该聚合物进行改性处理,得到聚N-(2-氨乙基)丙烯酰胺-b-聚N-异丙基丙烯酰胺(PNAEAM-b-PNIPAM)。利用核磁共振波谱和红外光谱来确定目标产物。2.将PNAEAM-b-PNIPAM溶液和CdTe纳米晶(CdTe NCs)混合后,经过复合制备出纳米级光致发光的胶体纳米晶团簇(CNCs)。本工作分别探讨了CdTe NCs的载入量、聚合物溶液的浓度及组成对CNCs荧光强度随温度变化规律的影响。实验表明:(1)当聚合物的组成和浓度保持不变时,除了CdTe NCs和聚合物中NAEAM嵌段的摩尔比为1:1的情况外,改变CdTe NCs的量对CNCs的相转变温度(VPT)几乎没有影响;(2)当聚合物浓度和CdTe NCs:NAEAM比例不变时,改变聚合物组成对CNCs的VPT温度几乎没有影响;(3)当聚合物组成和CdTe NCs:NAEAM比例不变时,改变聚合物浓度,CNCs的温敏性质几乎没有变化;(4)在32℃-33℃范围内,所制备纳米晶上的[HS-C10min]+配体之间的智能非共价相互作用,赋予CNCs快速和可逆的热响应性质。3.用PAA-b-PNIPAM溶液做稳定剂,硼氢化钠(NaBH4)溶液做还原剂,制备出具有温敏特性的银纳米粒子(Ag NPs),并且探索了合成Ag NPs的最佳条件。将所合成的Ag NPs用作NaBH4还原对硝基苯酚(4-NP)反应的催化剂,达到温度感应型催化开关的效果。探究了反应温度和外加聚合物PAA-b-PNIPAM的浓度对Ag NPs催化性能的影响,实验结果表明:(1)所合成的Ag NPs的催化反应速率随温度升高,呈现先增大后不变再减小的趋势;(2)外加聚合物后,Ag NPs的催化反应速率随温度升高先增大后减小,温度达到35℃后,反应速率几乎降为零;(3)·外加聚合物的浓度越大,Ag NPs的催化反应速率降低的程度也越大。本工作中制得的银催化剂活性较高,催化因子高达6950 s~(-1)·g~(-1),而且可以通过加热-离心的方法实现催化剂的回收利用。
【关键词】：温敏型嵌段共聚物 纳米胶体纳米晶簇 银纳米粒子 催化
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;O643.36
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 引言11
• 1.2 聚N-异丙基丙烯酰胺基的嵌段共聚物11-13
• 1.2.1 温度敏感型嵌段聚合物11-12
• 1.2.2 活性/可逆自由基聚合方法12-13
• 1.3 无机纳米粒子13-16
• 1.3.1 半导体纳米晶的制备14-15
• 1.3.2 银纳米粒子的制备15-16
• 1.4 纳米粒子/聚合物复合材料的合成方法16-18
• 1.5 研究的主要内容、目的和意义18-19
• 第二章 PAA-b-PNIPAM嵌段共聚物的合成及表征19-25
• 2.1 引言19-20
• 2.2 试剂及仪器20-21
• 2.2.1 实验试剂20
• 2.2.2 实验仪器20-21
• 2.3 实验步骤21-22
• 2.3.1 合成PAA macro-CTAs21
• 2.3.2 合成PAA_x-b-PNIPAM_y21-22
• 2.4 嵌段共聚物PAA_x-b-PNIPAM_y的表征22
• 2.5 结果与讨论22-23
• 2.6 本章小结23-25
• 第三章 PNAEAM-b-PNIPAM-Cd Te CNCs的合成及其荧光性质25-45
• 3.1 引言25-26
• 3.2 试剂与仪器26-27
• 3.2.1 实验试剂26
• 3.2.2 实验仪器26-27
• 3.3 实验步骤27-28
• 3.3.1 PNAEAM_(12)-b-PNIPAM_(290)的制备27
• 3.3.2 [HS-C10mim]~+包覆的CdTe纳米晶的合成27-28
• 3.3.3 胶体纳米晶团簇的制备28
• 3.4 胶体纳米晶簇的表征28-29
• 3.5 结果与讨论29-43
• 3.5.1 PNAEAM-b-PNIPAM共聚物的制备及其表征29-31
• 3.5.2 CdTe CNCs的表征及其荧光性质31-38
• 3.5.3 CNCs在 34℃时PL猝灭机理38-39
• 3.5.4 CNCs PL的on-off变化及其机理39-41
• 3.5.5 CNCs的温敏性机理41-43
• 3.6 本章小结43-45
• 第四章 PAA-b-PNIPAM做稳定剂合成的银及其催化性质45-69
• 4.1 引言45-46
• 4.2 试剂及仪器46-47
• 4.2.1 实验试剂46
• 4.2.2 实验仪器46-47
• 4.3 实验步骤47-50
• 4.3.1 PAA-b-PNIPAM稳定的银纳米粒子的制备47-48
• 4.3.2 合成的银纳米复合物的表征及分析48
• 4.3.3 银纳米复合物的催化反应48-49
• 4.3.4 银纳米复合物催化反应的机理分析49-50
• 4.4 结果与讨论50-66
• 4.4.1 影响银纳米溶胶合成的主要因素50-52
• 4.4.2 聚合物做稳定剂合成的银溶胶的表征及分析52-53
• 4.4.3 Ag/PAA_8-b-PNIPAM_(580)复合物的催化性质53-66
• 4.5 本章小结66-69
• 第五章 结论与展望69-71
• 参考文献71-81
• 致谢81-82
• 攻读学位期间发表的学术论文目录82-83

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