聚離子液體水凝膠的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、水凝膠是一類親水性高分子材料，擁有良好的生物相容性，能對(duì)離子強(qiáng)度、電場(chǎng)、pH值、光、溫度、化學(xué)介質(zhì)、機(jī)械應(yīng)力等周圍環(huán)境的細(xì)微改變做出相應(yīng)的響應(yīng)，使其發(fā)生可逆的連續(xù)或不連續(xù)的形狀變化，即體積相變特征。關(guān)于這些智能水凝膠的研究，近年來引起了不少研究者的興趣，并且已經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如催化反應(yīng)、生物醫(yī)藥、智能給藥系統(tǒng)、組織工程材料、酶的固定、日常生活用品和農(nóng)林業(yè)等方面。本文在水凝膠制備的基礎(chǔ)上，研究了其在催化有機(jī)反應(yīng)方面的應(yīng)用，全

2、文共分四章，文獻(xiàn)綜述部分簡(jiǎn)要介紹了水凝膠的合成、分類及應(yīng)用，實(shí)驗(yàn)部分成功的制備了幾種共聚的聚離子液體水凝膠，分別研究了這類水凝膠的響應(yīng)性(如pH敏感性、溫度敏感性以及鹽敏感性)。同時(shí)，本文通過在水凝膠中進(jìn)行陰離子替換，原位還原制備水凝膠負(fù)載Pd納米粒子的復(fù)合物并使其應(yīng)用于催化有機(jī)反應(yīng)。
　　本研究分為四個(gè)部分：第一章：對(duì)水凝膠進(jìn)行了簡(jiǎn)要的概述，并對(duì)水凝膠的合成、分類及應(yīng)用進(jìn)行了綜述。第二章：P(AA-co-VBIm-Cl)水凝膠的

3、制備及應(yīng)用的研究。以丙烯酸(AA)和1-甲基-3-(4-乙烯基芐基)咪唑氯(VBIm-Cl)離子液體為原料，通過自由基聚合法制備了P(AA-co-VBIm-Cl)水凝膠。采用紅外光譜(FTIR)及掃描電子顯微鏡(SEM)對(duì)水凝膠的組成及形貌進(jìn)行了表征。將制備好的P(AA-co-VBIm-Cl)水凝膠，通過陰離子替換還原制得P(AA-co-VBIm-Cl)/Pd(0)催化劑。采用粉末X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)催化劑中

4、Pd納米粒子進(jìn)行了表征，在P(AA-co-VBIm-Cl)水凝膠中形成的Pd納米粒子分布均勻且粒徑為2-6nm。通過催化還原對(duì)硝基苯酚實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明，P(AA-co-VBIm-Cl)/Pd(0)催化劑的催化活性較高。第三章：P(NVA)/GO水凝膠的合成與表征。以N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、VBIm-Cl和AA作為單體，在氧化石墨烯(GO)水分散液中，通過自由基聚合法成功合成了具有溫度敏感性、pH敏感性以及鹽敏感性的P(NIPAM

5、-co-VBIm-Cl-co-AA)/GO水凝膠(簡(jiǎn)稱P(NVA)/GO水凝膠)。通過對(duì)水凝膠中交聯(lián)劑的含量，NIPAM和VBIm-Cl相對(duì)含量的調(diào)節(jié)，制備出具有較大溶脹度和較好溫度響應(yīng)性的水凝膠載體。研究了此水凝膠在不同的pH值、溫度以及鹽濃度下的溶脹行為，結(jié)果表明，該水凝膠具有良好的pH敏感性、溫度敏感性及鹽敏感性。采用微機(jī)控制電子萬能試驗(yàn)機(jī)(WDW-2C)、紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)以及X射線衍射(XRD)對(duì)P(NV

6、A)/GO水凝膠的組成和形貌進(jìn)行了研究。通過對(duì)P(NVA)和P(NVA)/GO水凝膠壓縮性能的測(cè)試，結(jié)果表明，P(NVA)/GO水凝膠的機(jī)械性能比P(NVA)水凝膠明顯增強(qiáng)。由于以陽(yáng)離子型的離子液體VBIm-Cl為單體合成的P(NVA)/GO水凝膠，有望進(jìn)行陰離子替換，原位還原制備貴金屬納米粒子，并使負(fù)載貴金屬納米粒子的水凝膠應(yīng)用于催化有機(jī)反應(yīng)。第四章：P(NVA)/GO/Pd(0)催化劑的制備及在有機(jī)反應(yīng)中的應(yīng)用。通過陰離子替換，以

7、P(NVA)/GO水凝膠為模板，用NaBH4還原制備負(fù)載Pd納米粒子的P(NVA)/GO水凝膠復(fù)合物(簡(jiǎn)稱P(NVA)/GO/Pd(0)催化劑)，并將其應(yīng)用于催化有機(jī)反應(yīng)。用粉末X射線衍射(XRD)和透射電鏡(TEM)對(duì)P(NVA)/GO/Pd(0)催化劑進(jìn)行了表征，結(jié)果表明，在P(NVA)/GO水凝膠中形成的Pd納米粒子分布均勻，粒徑約為1-3nm。同時(shí)還研究了P(NVA)/GO/Pd(0)催化劑在催化還原對(duì)硝基苯酚以及在 C-C偶合