溫度刺激響應(yīng)性碳納米材料的制備與應(yīng)用探索.pdf

1、近年來,碳納米材料由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),不斷吸引著眾多科學(xué)家對(duì)其展開深入研究和探索。大部分碳納米材料具有極強(qiáng)的疏水表面,在溶劑中會(huì)發(fā)生團(tuán)聚效應(yīng),影響其原有的由材料尺寸所決定的性質(zhì),需要對(duì)碳納米材料進(jìn)行多功能化改性,以滿足實(shí)際應(yīng)用對(duì)其水溶性和穩(wěn)定性的基本需求。利用聚合物修飾碳納米材料,不僅可以極大提高碳納米材料穩(wěn)定性,還賦予碳納米材料新的其他性能。在此背景下,“智能”的刺激響應(yīng)性聚合物,便成為了可用于碳納米材料多功能化的理想材料之一:刺

2、激響應(yīng)性聚合物和碳納米材料的有機(jī)結(jié)合,在提高碳納米材料水溶性和穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,賦予了碳納米材料新的刺激響應(yīng)性質(zhì)。
　　首先,利用溫度刺激響應(yīng)性聚合物聚異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)對(duì)石墨烯進(jìn)行共價(jià)修飾,通過原子自由基加成法成功制備GO–PNIPAAm復(fù)合物。該復(fù)合物在低溫時(shí)具有良好的水溶分散性,在高溫時(shí)會(huì)發(fā)生團(tuán)聚。同時(shí),溫度控制的GO–PNIPAAm復(fù)合物的相轉(zhuǎn)變形態(tài)與體系中的水含量密切相關(guān),在不同的條件下GO–PNIPAAm復(fù)

3、合物呈現(xiàn)不同的形態(tài)。將GO–PNIPAAm復(fù)合物抽濾成膜,可通過NIR光照射控制復(fù)合物膜表面的親疏水變化。
　　但是,這種共價(jià)功能化碳納米材料的方法依然面臨著難以保持甚至破壞納米材料自身特性、所得復(fù)合材料在極端條件下分散穩(wěn)定性較差、適用范圍窄幾大瓶頸問題。針對(duì)以上問題,本文采用溫度刺激響應(yīng)性聚合物葡聚糖基聚(N-異丙基丙烯酰胺)(DexPNI)對(duì)碳納米材料進(jìn)行非共價(jià)功能化改性。利用該聚合物可以對(duì)碳納米管、碳納米角、石墨烯等多種碳納

4、米材料進(jìn)行分散改性,改性后的碳納米材料具有良好的分散穩(wěn)定性;且可利用外界溫度和NIR光刺激“智能地”調(diào)控納米材料的吸收和熒光特性以及聚集狀態(tài)。
　　在利用DexPNI非共價(jià)功能化改性氧化石墨烯的過程中,發(fā)現(xiàn)了高溫狀態(tài)DexPNI修飾的GO復(fù)合物會(huì)發(fā)生沉淀聚集,利用這一特性,開發(fā)設(shè)計(jì)了一種基于石墨烯的可回收的高效智能催化劑。該催化劑以石墨烯為載體,金鉑核殼結(jié)構(gòu)雙金屬為催化位點(diǎn),DexPNI為溫度刺激響應(yīng)因子。該體系的光學(xué)性質(zhì)和催化活