非金属掺杂酚醛树脂（PFR）纳米材料制备及其分析应用研究

发布时间：2020-04-05 20:05

【摘要】：非金属掺杂对纳米材料的光、电及热等性质会产生极大的影响。对酚醛树脂(PFR)进行元素掺杂是有效调控其材料性能的主要手段之一。目前,对PFR增韧和耐热的元素掺杂研究已被广泛关注,然而对其进行非金属元素掺杂改善荧学性能的研究报道较少,如在PFR中掺杂氮元素后,其量子产率以及光电性能得到极大的提高。基于此,本论文以PFR为基质,分别对其进行氯元素与硫元素的掺杂,制备含氯和含硫的PFR纳米粒子,并通过扫描、透射、红外、拉曼、紫外和荧光进行物质结构性能的表征。再进一步在PFR表面负载金纳米粒子(Au NPs)和二氧化锰(MnO_2)纳米片,构建几种具有荧光共振能量转移(FRET)机制的检测探针,分别实现对环境中Fe~(3+)、三聚氰胺(MA)和谷胱甘肽(GSH)的灵敏检测,其主要内容如下:1、分别用苯酚、对溴苯酚、对氨基苯酚、对羟基苯甲酸、对氯苯酚与六次甲基四胺(HMT)混合,水热条件下制备了PFR、Br-PFR、NH_2-PFR、COOH-PFR和Cl-PFR五种树脂,分别考察了-Br、-NH_2、-COOH、-Cl等不同元素或官能团的掺杂对PFR荧光发射强度的影响。实验结果表明:氯元素的掺杂能够最大提升PFR的荧光发射强度。Fe~(3+)在一定的浓度范围内对Cl-PFR纳米粒子的荧光强度产生明显的猝灭效果,在最优化的实验条件下,Fe~(3+)在10-70μmol·L~(-1)范围内呈良好的线性关系,R~2=0.987,检出限为6×10~(-7)mol·L~(-1)。2、以苯酚,HMT,硫脲为原料,通过水热法制备硫元素掺杂的酚醛树脂(S-PFR),考察了硫元素的掺杂对PFR荧光发射强度的影响,实验结果表明:相对于纯的PFR,S-PFR纳米粒子具有更优良的荧光发射强度。通过静电吸附,Au NPs被负载到S-PFR表面。Au NPs对S-PFR荧光强度具有强烈的猝灭效果,加入MA后S-PFR表面的Au NPs发生团聚而脱落,从而引起S-PFR荧光强度的部分恢复,构建了一种能够灵敏检测MA的荧光探针。在最优化的实验条件下,S-PFR的荧光恢复程度与MA浓度在10-60μg·L~(-1)范围内呈良好的线性关系,R~2=0.967,检出限为1μg·L~(-1)。3、以Fe_3O_4为核,苯酚、HMT和硫脲为原料,利用简单的水热法一步制备具有优良的荧光性能和良好的磁分离性能的核壳结构的纳米球(Fe_3O_4@S-PFR)。利用氧化还原反应在S-PFR壳层表面负载MnO_2纳米片,得到一种三元纳米复合物(Fe_3O_4@S-PFR@MnO_2)。MnO_2纳米片对Fe_3O_4@S-PFR的荧光发射具有猝灭作用,当加入还原型GSH时,MnO_2会被还原成Mn~(2+)而脱落,引起Fe_3O_4@S-PFR荧光强度的部分恢复,从而实现对GSH的灵敏检测。实验结果表明:在最佳检测条件下,Fe_3O_4@S-PFR的荧光恢复程度与GSH浓度在100-800μmol·L~(-1)范围内呈线性关系,R~2=0.9926,检出限为1μmol·L~(-1)。
【图文】：

酚醛树脂,商业

安徽理工大学硕士学位论文的概述的研究进展与醛类物质通过缩聚和进一步固化得到一种高分子）[30]。PFR 最初是由苯酚和甲醛缩合得到，，然而在当。后来 WKleeberg 在前人基础上系统地研究了 PFR 未达到实际应用需要。直到 L H.Backelang 对 PFR 固调控并往其中加入一定的固化剂，才制备出具有实其优异的热稳定性和阻燃性，被广泛应用于防火材料的固化稳定性、可塑性以及绝缘性，也被应用于制作具等方面[31-32]。

细胞成像,光学检测,扫描电镜图,纳米粒子

PFR 纳米粒子在光学检测中实际应用.（a）PFR 的扫描电镜图,（b）PFR 的4],（c）PFR 负载 CdTe 检测 Cu2+[35],（d）PFR@Fe3O4负载 AuNPs 用于检测-2 Optical detection of PFR nano particle (a)SEM images of PFR, (b)Cellular ima-34], (c)PFR Loaded with CdTe quantum dots for detection of Cu2+[35], (d)SynthesiFe3O4@PFR loaded with Au as Magnetic probes for detection of thiols[36]树脂的合成机理通过酚类与醛类物质聚合得到，其类别可大致分为传统 PFR 材料与两类，传统 PFR 材料又可分为热塑性、热固性 PFR 和高邻位 PFR、热固性酚醛树脂的合成性或碱性条件下，PFR 通过甲醛和苯酚缩聚制备。反应机理如图反应开始后会生成一羟甲基酚，随着反应继续进行，得到第一步产酚；第二步为羟甲基与苯酚，羟甲基与羟甲基之间的反应，将得到
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB383.1;TQ323.1

【参考文献】