热响应性介孔硅基载体材料的合成及性能研究

发布时间：2017-05-21 10:02

  本文关键词：热响应性介孔硅基载体材料的合成及性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着科学技术的进步,现代材料不断向高性能、多功能化方向发展。其中,具有智能特性的材料如今已成为科研工作者的研究热点之一。智能材料是指能够感知外界环境的微小变化与刺激(如温度、光、pH值等),通过其结构、物理化学性质的变化,反映其智能响应性行为的材料。目前,智能材料主要分为温度响应性智能材料、光响应性智能材料和pH响应性智能材料等。其中,不论是在生物医学还是在催化反应中,温度都是极其重要且易实现的控制条件,因此温度响应性智能材料是智能材料中研究最为广泛的一种。本文利用对外界环境具有温度响应性行为的聚N-异丙基丙烯酰胺作为温敏相,采用稳定性良好的无机多孔材料介孔氧化硅作为基体材料来制备介孔硅基载体材料。本文首先通过凝胶-溶胶法制备出性能优异的介孔硅,再通过电子转移活化再生原子转移自由基聚合在其表面接枝温敏基团聚N-异丙基丙烯酰胺,成功制备出对温度变化具有开关响应性能的介孔硅基温敏载体材料,并利用多种测试手段对其进行分析和表征。实验中以亚甲基蓝为药物模型,对介孔硅基温敏载体材料在不同温度下的药物释放性能进行研究,并且探讨了其在温度变化时的控制释放过程。同时,利用Ritger-Peppas方程对介孔硅基温敏载体材料的药物释放动力学及释放机理进行研究。以金属纳米粒子作为催化活性中心,介孔硅基温敏载体材料作为复合功能外层,合成对外界温度变化具有刺激响应性行为的纳米反应器。通过Debye-Scherrer方程计算可得,Ag纳米粒子的平均晶粒尺寸大约为12nm。当环境温度变化至温敏相的最低临界溶解温度(LCST≈32℃)附近,介孔硅基智能纳米反应器中的聚合物的亲水基团和疏水基团的主导作用发生变化,导致链段产生无规舒展线条与卷曲收缩线团之间的可逆转变,以温敏相聚合物来控制纳米反应器的孔道“开/关”作用,同时使金属纳米粒子与反应底物之间相互接触,实现对催化反应有效的调节、控制,并且证明了智能纳米反应器在变温条件下仍然具有良好的重复利用率。本文制备了对温度变化具有响应性行为的介孔硅基载体材料。在生物医药学中,研究了其作为药物载体对药物分子的可控释放行为。在催化反应中,将金属纳米粒子负载在其纳米孔道内,研究了其作为智能纳米反应器的通道“开/关”作用及可控催化性能。
【关键词】：智能材料 温度响应 介孔硅 可控催化 释放性能
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ127.2;TB381
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 绪论11-25
• 1.1 引言11
• 1.2 智能材料11-15
• 1.2.1 智能材料的简介11-12
• 1.2.2 智能材料分类12-15
• 1.3 药物控制释放中的温敏智能材料15-20
• 1.3.1 载体介孔硅的简介16-17
• 1.3.1.1 介孔硅的合成17
• 1.3.1.2 介孔硅的特性17
• 1.3.2 聚合机理的简介17-20
• 1.3.2.1 原子转移自由基聚合18-19
• 1.3.2.2 电子转移活化再生原子转移自由基聚合（ARGET ATRP）19-20
• 1.4 可控催化中的温敏智能材料20-23
• 1.4.1 金属纳米粒子的简介20-22
• 1.4.1.1 金属纳米粒子的制备方法21-22
• 1.4.2 介孔硅为载体材料的研究22-23
• 1.5 本文研究的内容与意义23-25
• 第二章 介孔硅基温敏载体材料的合成与表征25-36
• 2.1 引言25-26
• 2.2 实验部分26-30
• 2.2.1 实验原料26-27
• 2.2.2 实验仪器27
• 2.2.3 实验方法27-28
• 2.2.4 介孔硅基温敏载体材料的表征与分析28-30
• 2.3 结果与讨论30-35
• 2.3.1 红外光谱（FTIR）表征及分析30
• 2.3.2 透射电镜（TEM）分析30-31
• 2.3.3 热重分析（TG）31-32
• 2.3.4 氮气吸附-脱附等温线分析32-33
• 2.3.5 介孔硅基温敏载体材料的通道“开/关”作用33-35
• 2.4 本章小结35-36
• 第三章 介孔硅基温敏载体材料的释放性能研究36-44
• 3.1 引言36-37
• 3.2 实验部分37-38
• 3.2.1 实验原料及仪器37
• 3.2.2 亚甲基蓝的紫外光谱分析37
• 3.2.3 亚甲基蓝溶液的曲线标定37-38
• 3.2.4 亚甲基蓝的释放38
• 3.3 结果与讨论38-42
• 3.3.1 释放性能研究38-40
• 3.3.2 释放动力学研究40-42
• 3.4 本章小结42-44
• 第四章 介孔硅基智能纳米反应器的合成及催化性能研究44-58
• 4.1 引言44-45
• 4.2 实验部分45-49
• 4.2.1 实验原料45-46
• 4.2.2 实验仪器46
• 4.2.3 实验方法46-47
• 4.2.4 介孔硅基智能纳米反应器的表征和分析47-49
• 4.3 结果与讨论49-56
• 4.3.1 智能纳米反应器的X-射线衍射（XRD）分析49-50
• 4.3.2 紫外-可见光吸收光谱（UV-Vis absorption spectroscopy）分析50
• 4.3.3 透射电子显微镜（TEM）对智能纳米反应器的表征与分析50-51
• 4.3.4 氮气吸附-脱附等温线分析51-52
• 4.3.5 综合热（TG-DSC）分析52-53
• 4.3.6 智能纳米反应器的通道“开/关”作用53-55
• 4.3.7 介孔硅基智能纳米反应器的催化机制55-56
• 4.4 本章小结56-58
• 第五章 结论58-60
• 参考文献60-68
• 致谢68-69
• 攻读硕士学位期间发表论文69

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本文编号：383289