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

1、一系列人工生長的晶體被報道能將聚合物網(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械性能得到改善的單晶礦物一樣。這突破了人們對于單晶是純物質(zhì)的認(rèn)識，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射線衍射對得到的晶體進行物相分析，然后用單晶X射線衍射或偏振光證實晶體的單晶性。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)。實驗結(jié)果表明，對于具有弱的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的凝膠如硅膠，晶體和凝膠網(wǎng)

3、絡(luò)之間強的相互作用如氫鍵作用對凝膠網(wǎng)絡(luò)嵌入晶體(NaF，KDP)至關(guān)重要，若沒有強相互作用硅膠網(wǎng)絡(luò)就會被生長的晶體(NaCl，KBr)排開。至于采用解復(fù)合法從硅膠中生長的晶體(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)合時釋放的配體對硅膠網(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，從硅膠中生長的有機稠環(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爭時，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，而硅膠網(wǎng)絡(luò)則一直被排開。所以，硅膠中生長的有機稠環(huán)晶體，雖然晶體分子間是比離子作用和共價作用弱得多的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，晶體是在含有強的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的瓊脂糖凝膠中生長，那么不論晶體和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之間有沒有強相互作用，晶體(NaF，NaCl，KBr，KDP，AgCl)都無