溫敏性聚合物-無機雜化納米粒子的制備及應用.pdf

1、聚合物/無機雜化納米粒子兼具聚合物和無機材料兩者的性能，在過去的幾十年中廣受關(guān)注。在這一領(lǐng)域，響應性聚合物/無機雜化納米粒子的制備及其應用引起越來越多的研究興趣。響應性聚合物/無機雜化納米粒子因其外部環(huán)境響應性可以作為智能材料應用于催化、傳感器、藥物傳輸、光電器件等領(lǐng)域。這篇論文利用表面引發(fā)原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)制備了溫敏性PNIPAM接枝的SiO2雜化納米粒子，并以此為基礎(chǔ)研究了PNIPAM刷在納米粒子表面的相轉(zhuǎn)變行為；制備了

2、具有溫度/光響應的多色熒光雜化納米粒子、溫敏性聚合物納米膠囊及金屬納米粒子復合膠囊；利用溫敏性雜化納米粒子作為模板進行Au納米粒子的自組裝。具體來說，本論文的工作包括以下幾個方面：
　　 1.利用表面引發(fā)ATRP聚合NIPAM，在引發(fā)劑功能化的SiO2納米粒子表面接枝上溫敏性PNIPAM刷。在聚合過程中觀測到的線性動力學過程、數(shù)均分子量隨著單體轉(zhuǎn)化率的線性增長以及最終得到PNIPAM鏈窄的分子量分布說明表面引發(fā)ATRP聚合反應具

3、有很好的可控性。光散射結(jié)果表明加熱過程中雜化納米粒子表面的PNIPAM刷有兩階相轉(zhuǎn)變行為，其內(nèi)層鏈段開始塌縮的溫度低于30℃。大于30℃時，外層鏈段開始塌縮。
　　 2.通過連續(xù)的表面引發(fā)ATRP聚合制備了P(NIPAM-co-NBDAM)-b-P(NIPAM-co-SPMA)接枝的雜化SiO2熒光納米粒子。PNIPAM刷的內(nèi)外層分別標記上熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)給體分子NBDAE和FRET受體分子SPMA。紫外照射雜化Si

4、O2納米粒子的水分散液后，PNIPAM刷外層中SPMA分子從SP形式轉(zhuǎn)變至MC形式，引起NBDAE和SPMA分子間發(fā)生FRET過程。通過調(diào)節(jié)體系的溫度可引起P(NIPAM-co-NBDAM)-b-P(NIPAM-co-SPMA)刷的溶脹/塌縮，改變聚合物刷中給體和受體分子間的相對距離，從而調(diào)整FRET效率。利用SPMA與NBDAE的熒光強度比值隨溫度的變化，雜化納米粒子可以做為寬溫度范圍內(nèi)的熒光溫度計。當雜化納米粒子的分散液再次用可見光

5、照射后，SPMA分子從MC形式恢復到非熒光的SP形式，導致FRET過程的終止。制得的雜化SiO2納米粒子的水分散液可以發(fā)出多色熒光，其熒光可以通過紫外/可見光膃度這些因素合適的組合進行調(diào)控。
　　 3.利用表面引發(fā)ATRP在SiO2納米粒子表面引發(fā)聚合NIPAM和3-疊氮丙基丙烯酰胺(AzPAM)單體。然后利用點擊化學反應將聚合物層交聯(lián)，腐蝕掉SiO2核后制得殼層厚度可控的PNIPAM納米膠囊。殼交聯(lián)的雜化SiO2納米粒子可以作

6、為基體通過原位還原反應負載Ag納米粒子，去除SiO2核后可制備負載Ag納米粒子的PNIPAM雜化納米膠囊。得到的PNIPAM納米膠囊和負載Ag納米粒子的PNIPAM雜化納米膠囊可以通過溫度的調(diào)節(jié)實現(xiàn)可逆的溶脹/塌縮。對于負載Ag納米粒子的PNIPAM雜化納米膠囊，通過PNIPAM殼層的溶脹/塌縮過程，可以調(diào)整Ag納米粒子在交聯(lián)PNIPAM殼層中的分布。
　　 4.通過表面引發(fā)ATRP聚合制備了PNIPAM刷接枝的雜化SiO2納米