兩親性嵌段共聚物在界面上的自組裝.pdf

1、兩親性嵌段共聚物由相互分離的兩個(gè)完全不同的親水和疏水嵌段組成，在液/液界面上表現(xiàn)出了豐富的自組裝行為。我們?cè)脙捎H性嵌段共聚物在液/液界面上的吸附和自組裝制備了多種嵌有貴金屬納米粒子的復(fù)合薄膜，這些復(fù)合薄膜具有各種各樣的形貌和結(jié)構(gòu)。為了提高復(fù)合薄膜的穩(wěn)定性，本研究首先探討了兩親聚合物聚異戊二烯-嵌-聚（2-乙烯基吡啶）(PI-b-P2VP)經(jīng)S2Cl2交聯(lián)后在液/液界面上的吸附和自組裝行為，并得到了不含無(wú)機(jī)組分的多孔狀純聚合物薄膜。我

2、們還發(fā)展了一種新的界面組裝方法，即用聚合物的DMF/CHCl3混合溶液代替其純氯仿溶液，在氣/液界面上得到了層狀的聚丁二烯-嵌-聚（4-乙烯基吡啶）(PB-b-P4VP)/Au復(fù)合薄膜、層狀的聚（2-乙烯基吡啶）-嵌-聚苯乙烯-嵌-聚(2-乙烯基吡啶)(P2VP-b-PS-b-P2VP)/Au復(fù)合薄膜及泡沫狀的聚(4-乙烯基吡啶)-嵌-聚苯乙烯-嵌-聚（4-乙烯基吡啶）(P4VP-b-PS-b-P4VP)/Au復(fù)合薄膜。該方法涉及到相轉(zhuǎn)

3、移、自組裝及Gibbs吸附等過(guò)程，是一種在氣/液界面上制備復(fù)合材料的簡(jiǎn)單易行的新方法。
　　1.液/液界面上形成的多孔狀聚合物復(fù)合薄膜
　　選用聚合物PI-b-P2VP，分別用三種方法制備了嵌有金屬納米粒子的復(fù)合薄膜。方法1: PI-b-P2VP的氯仿溶液作為下相， HAuCl4或AgNO3水溶液作為上相，在液/液界面得到了復(fù)合薄膜。方法2:用S2Cl2交聯(lián)后的PI-b-P2VP的氯仿溶液作為下相，純水作為上相，在液/液界面

4、上得到了多孔狀純聚合物薄膜。將沉積在固體基片上的多孔薄膜浸在HAuCl4或AgNO3水溶液中，并在KBH4水溶液中進(jìn)一步還原吸附在薄膜中的金屬離子，得到了含有Au或Ag納米粒子的復(fù)合薄膜。方法3:用S2Cl2交聯(lián)后的PI-b-P2VP有機(jī)溶液作為下相，無(wú)機(jī)金屬離子的水溶液作為上相，在液/液界面上得到了復(fù)合薄膜。用水溶液中KBH4還原4-NP作為模型反應(yīng)研究了用前兩種方法制得的復(fù)合薄膜的催化性能。結(jié)果表明，用方法1制備的復(fù)合薄膜中的金屬納

5、米粒子在催化反應(yīng)過(guò)程中發(fā)生了融合，從而使薄膜催化性能不穩(wěn)定;用方法2制備的復(fù)合薄膜則表現(xiàn)出了穩(wěn)定的催化性能。另外，得到的純聚合物多孔狀薄膜可被用來(lái)吸附其它物質(zhì)，可用來(lái)制備多種功能性的復(fù)合薄膜。
　　2.氣/液界面上形成的具有多層結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜
　　以聚合物PB-b-P4VP的DMF/CHCl3混合溶液為下相，以HAuCl4水溶液為上相，在氣/液界面上得到了多層結(jié)構(gòu)的PB-b-P4VP/Au復(fù)合薄膜。由于DMF是PB嵌段的不良

6、溶劑，一些PB-b-P4VP分子在混合有機(jī)溶液中自我組織成盤(pán)狀膠束。當(dāng)液/液界面形成以后，由于DMF和水是互溶的，下相中的DMF攜帶著PB-b-P4VP分子和盤(pán)狀膠束遷移到上相水溶液中形成水包油型的乳液。這是由烏佐效應(yīng)引起的自發(fā)乳化過(guò)程。由于DMF和水之間的互溶性，乳液液滴并不穩(wěn)定。DMF向水中擴(kuò)散，使聚合物分子進(jìn)一步組裝形成了大的片狀結(jié)構(gòu)。這些片狀結(jié)構(gòu)依次吸附在氣/液界面上，形成了具有多層結(jié)構(gòu)的薄膜。在組裝過(guò)程中，AuCl4-與聚合物

7、中的P4VP嵌段相互作用并被DMF還原成Au納米粒子而嵌在薄膜中。這種復(fù)合薄膜由于具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)，在催化反應(yīng)中表現(xiàn)出了獨(dú)特的催化性能。
　　3.氣/液界面上形成的具有多層結(jié)構(gòu)及泡沫結(jié)構(gòu)的復(fù)合薄膜分別以P2VP-b-PS-b-P2VP和P4VP-b-PS-b-P4VP的DMF/CHCl3混合溶液為下相，HAuCl4水溶液為上相，在氣/液界面上得到了具有多層結(jié)構(gòu)的P2VP-b-PS-b-P2VP/Au復(fù)合薄膜及泡沫狀的P4VP-b

8、-PS-b-P4VP/Au復(fù)合薄膜。由于烏佐效應(yīng)，DMF攜帶著聚合物分子通過(guò)液/液界面發(fā)生了相轉(zhuǎn)移而形成水包油型的乳液，并分別在上相中進(jìn)一步組裝形成了由P2VP-b-PS-b-P2VP構(gòu)成的盤(pán)狀或片狀聚集體及P4VP-b-PS-b-P4VP構(gòu)成的微膠囊。這些聚集體和微膠囊分別吸附在氣/液界面上，進(jìn)一步組裝形成了層狀或泡沫狀薄膜。在組裝過(guò)程中，AuCl4-與聚合物相互作用并被DMF還原成Au納米粒子而嵌在薄膜中。有趣的是，兩種聚合物分子由