聚合物網(wǎng)絡(luò)-單晶復(fù)合材料的制備及機(jī)理研究.pdf

1、一系列人工生長(zhǎng)的晶體被報(bào)道能將聚合物網(wǎng)絡(luò)嵌入晶體中，而且得到的晶體復(fù)合材料仍然保持很好的單晶性，就像自然界生物合成的某些嵌有生物大分子機(jī)械性能得到改善的單晶礦物一樣。這突破了人們對(duì)于單晶是純物質(zhì)的認(rèn)識(shí)，也為人們提供一種新的材料制備方法，指導(dǎo)人們合成制備出功能各異的聚合物網(wǎng)絡(luò)/單晶復(fù)合新材料。然而，關(guān)于這一現(xiàn)象背后的機(jī)理研究卻非常不充分。本文中，在硅膠和瓊脂糖凝膠中成功生長(zhǎng)制備了一些具有代表性的晶體(NaF，NaCl，KBr，磷酸二氫鉀(

2、KDP)，AgCl，AgI，CuCl，芘，蒽，芴，萘），用以揭示影響聚合物凝膠網(wǎng)絡(luò)嵌入晶體的可能因素。采用粉末X射線衍射對(duì)得到的晶體進(jìn)行物相分析，然后用單晶X射線衍射或偏振光證實(shí)晶體的單晶性。通過將晶體溶解，查看是否有由于嵌入凝膠網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致的不溶物殘余。如果有，則進(jìn)一步用熱失重分析(TGA)，質(zhì)感耦合等離子體原子激發(fā)譜(ICP-AES)或能譜(EDX)來表征晶體中嵌入的凝膠網(wǎng)絡(luò)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，對(duì)于具有弱的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠如硅膠，晶體和凝膠網(wǎng)

3、絡(luò)之間強(qiáng)的相互作用如氫鍵作用對(duì)凝膠網(wǎng)絡(luò)嵌入晶體(NaF，KDP)至關(guān)重要，若沒有強(qiáng)相互作用硅膠網(wǎng)絡(luò)就會(huì)被生長(zhǎng)的晶體(NaCl，KBr)排開。至于采用解復(fù)合法從硅膠中生長(zhǎng)的晶體(AgCl，AgI，CuCl)，在可能存在的晶體和硅膠網(wǎng)絡(luò)之間的配位作用以及解復(fù)合時(shí)釋放的配體對(duì)硅膠網(wǎng)絡(luò)的排斥作用的綜合影響下，硅膠網(wǎng)絡(luò)不能嵌入晶體中形成復(fù)合材料。另外，從硅膠中生長(zhǎng)的有機(jī)稠環(huán)晶體（芘，葸，芴，萘），即使是晶體分子間pi-pi相互作用最小，能量上最能

4、容忍凝膠網(wǎng)絡(luò)嵌入的萘，硅膠網(wǎng)絡(luò)和溶液中的晶體分子競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，主要還是溶液中的晶體分子不斷和晶體結(jié)合使晶體生長(zhǎng)，而硅膠網(wǎng)絡(luò)則一直被排開。所以，硅膠中生長(zhǎng)的有機(jī)稠環(huán)晶體，雖然晶體分子間是比離子作用和共價(jià)作用弱得多的pi-pi相互作用，在能量上要更支持硅膠的嵌入，但是最后都還是不能將硅膠網(wǎng)絡(luò)嵌入晶體。如果，晶體是在含有強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的瓊脂糖凝膠中生長(zhǎng)，那么不論晶體和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間有沒有強(qiáng)相互作用，晶體(NaF，NaCl，KBr，KDP，AgCl)都無