利用嵌段共聚物制備Janus粒子.pdf

1、本論文主要研究了以嵌段共聚物及其與無(wú)機(jī)組分的自組裝結(jié)構(gòu)為模板制備各種不對(duì)稱(chēng)納米粒子,特別是金屬-金屬氧化物Janus納米粒子的方法。選用聚乙烯基吡啶-b-聚氧化乙烯(PVP-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚氧化乙烯(PS-b-PEO)、聚苯乙烯-b-聚乙烯基吡啶(PS-b-PVP)與HAuCl4、TiO2、FeCl3等無(wú)機(jī)組分的自組裝為模型體系,研究了嵌段共聚物與無(wú)機(jī)組分自組裝形成的各種復(fù)合膠束結(jié)構(gòu)及其在進(jìn)行后處理過(guò)程中的形態(tài)和尺寸變化,

2、初步探討了不對(duì)稱(chēng)Janus粒子形成的機(jī)制,制備出不對(duì)稱(chēng)金屬-金屬氧化物納米粒子或排列,并研究了不對(duì)稱(chēng)金屬-金屬氧化物納米粒子的催化性能。
　　 (1)研究了Au-TiO2偏心核殼納米粒子的制備方法。利用嵌段共聚物PVP-b-PEO為模板,通過(guò)官能基團(tuán)PVP與氯金酸(HAuCl4)的相互作用,形成了以PVP/HAuCl4為核、PEO為殼的復(fù)合膠束。經(jīng)紫外光照射處理,HAuCl4原位還原為單質(zhì)Au。結(jié)合溶膠凝膠法,TiO2選擇性的附

3、著在PEO外殼上,形成了核殼復(fù)合納米粒子。將該核殼復(fù)合納米粒子旋涂形成薄膜后,經(jīng)紫外光照射去除嵌段共聚物,可制備偏心不對(duì)稱(chēng)Au-TiO2核殼納米粒子。這種特殊的Au-TiO2核殼結(jié)構(gòu)可以有效防止Au納米粒子的聚集,同時(shí)具有更高的光催化性能。
　　 (2)利用嵌段共聚物PS-b-PEO制備了貴金屬.金屬氧化物Au-TiO2 Janus納米粒子陣列。首先將PS-b-PEO/HAuCh溶液、TiO2前驅(qū)體溶液混合,此時(shí)HAuCl4和T

4、iO2選擇性地進(jìn)入PEO微區(qū),形成了以PEO/HAuCl4/TiO2為核、以PS為殼的納米復(fù)合膠束。將此復(fù)合膠束經(jīng)旋涂制備單層有機(jī)-無(wú)機(jī)混合薄膜,并置于紫外燈下照射,當(dāng)有機(jī)基質(zhì)完全去除后,就形成了Au-TiO2 Janus納米粒子陣列。研究結(jié)果表明,與TiO2和Au-TiO2復(fù)合納米粒子相比,Au-TiO2 Janus納米粒子具有更高的光催化活性。
　　 (3)利用嵌段共聚物PS-b-PVP制備了納米級(jí)有機(jī)-無(wú)機(jī)Janus粒子。

5、首先將PS-b-PVP/FeCl3置于甲苯中,由于PVP與FeCl3存在絡(luò)合作用,經(jīng)自組裝可形成以PVP/FeCl3為核、以PS為殼的對(duì)稱(chēng)性球形膠束,隨后往膠束溶液中加入一定量的NaOH溶液。NaOH一方面可調(diào)節(jié)溶液的pH值,另一方面可與FeCl3發(fā)生反應(yīng),在此過(guò)程中,膠束由對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)變?yōu)椴粚?duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。包含有嵌段共聚物PS-b-PVP和鐵化合物的有機(jī)-無(wú)機(jī)Janus粒子既具有納米尺寸的特征,又具有各向異性特征,因此在納米新材料的制備方面具有