表面圖案化銀-高分子復(fù)合微球的控制合成研究.pdf

1、高分子微凝膠是一類典型的具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的軟固體微粒材料。高分子微凝膠不僅制備方法簡單、容易引入反應(yīng)性基團(tuán)，而且通過選擇合適的聚合反應(yīng)方法，其尺寸可以從納米級到微米級得到有效控制，更重要的是對外界刺激如溫度、pH值、離子強度、光、電、磁等有明顯的體積變化。近十年來，國、內(nèi)外圍繞基于高分子微凝膠制備無機(jī)微納米材料的研究已有很多相關(guān)的報道?；诟叻肿游⒛z具有的獨特物理化學(xué)特性，本實驗室提出了高分子微凝膠模板法制備表面圖案化無機(jī)-高分子復(fù)合

2、微球材料的新方法。高分子微凝膠所具有的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和球形形貌有可能對在其中進(jìn)行的無機(jī)結(jié)晶或沉積反應(yīng)施加限域和導(dǎo)向作用；反過來，無機(jī)沉積反應(yīng)有可能對微凝膠的網(wǎng)絡(luò)骨架產(chǎn)生誘導(dǎo)變形效應(yīng)。這種基于多因素協(xié)同作用的新方法必然成為制備具有新穎結(jié)構(gòu)和特殊性能的復(fù)合材料的重要研究方法之一。以此研究思想為基礎(chǔ)，本實驗室已成功制備了多種具有表面圖案化結(jié)構(gòu)的無機(jī)-高分子復(fù)合微球材料，其中包括金屬硫化物-高分子復(fù)合微球(如：ZnS(CdS、CuS、Ag2S和P

3、bS)-P(NIPAM-co-AA(MAA))，無機(jī)難溶鹽-高分子復(fù)合微球(如：AgCl-PAM，BaS04-PAM)和氧化物-高分子復(fù)合微球(如：Si02-P(NIPAM-co-AA))等。在前期研究的基礎(chǔ)上，本論文將高分子微凝膠模板法拓展至金屬-高分子復(fù)合微球的制備領(lǐng)域，重點開展了具有表面圖案化結(jié)構(gòu)的金屬銀-高分子復(fù)合微球材料的控制合成研究，主要內(nèi)容包括以下兩個方面： (1)采用反相懸浮聚合法合成了含有丙烯酰胺(AM)和甲基

4、丙烯酸(MAA)兩種單體的共聚微凝膠P(AM-co-MAA)，并以其為模板，通過改變油、水相界面的pH值以啟動金屬銀的還原反應(yīng)，制備得到了具有特異表面圖案的Ag-P(AM-co-MAA)復(fù)合微球材料。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射儀(XRD)等手段對復(fù)合微球的形貌、無機(jī)物的晶形等進(jìn)行了表征。實驗結(jié)果表明，高分子微凝膠的模板作用使得復(fù)合微球在整體上呈現(xiàn)球型結(jié)構(gòu)，而且微球的大小主要決定于模板的尺寸；復(fù)合微球表面呈現(xiàn)出規(guī)整、致密、

5、相互交織的褶皺結(jié)構(gòu)；XRD分析結(jié)果表明復(fù)合微球中Ag具有面心立方結(jié)構(gòu)。研究表明，復(fù)合微球的表面形貌可通過改變模板組成、表面活性劑量、還原方式、調(diào)整金屬的沉積量等因素得到有效地控制。此外，本文所提出的研究思想也可能在含有Pd、Pt、Au等貴金屬無機(jī)-高分子復(fù)合微球材料的制備中獲得應(yīng)用。 (2)采用反相懸浮聚合法合成了含有丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸(MAA)兩種單體的共聚微凝膠P(AM-co-MAA)，以其為模板，通過反膠束法制備

6、了兩種具有表面圖案化結(jié)構(gòu)的無機(jī)難溶銀鹽-高分子復(fù)合微球，即Ag3P04，Ag2Cr04-P(AM-co-MAA)；并以此為前驅(qū)體，通過控制還原條件，制備得到了沉積均勻、表面結(jié)構(gòu)清晰、形貌基本保持的表面圖案化金屬銀-高分子復(fù)合微球材料。研究結(jié)果表明，復(fù)合微球的表面圖案結(jié)構(gòu)受控于微凝膠模板的組成、金屬難溶鹽的沉積量及其結(jié)晶行為等因素。高分子微凝膠模板法有望成為制備多種類型具有復(fù)雜形貌的金屬-高分子復(fù)合微球材料的新方法。 綜上所述，高