光化學(xué)制備共聚物微球及基于微球的功能微-納結(jié)構(gòu).pdf

1、光化學(xué)作為材料合成的一項重要技術(shù)，相比于熱化學(xué)，具有能耗低、環(huán)境污染小和操作安全等優(yōu)點。隨著全球工業(yè)化的迅速發(fā)展，面對日益突出的能源問題和環(huán)境問題的威脅，光化學(xué)在可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略上具有巨大的優(yōu)勢。目前，光化學(xué)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于聚合物和納米無機材料的制備。本論文綜述了光聚合技術(shù)并總結(jié)了高分子微球的制備方法及其應(yīng)用情況，在此基礎(chǔ)上，本文以光化學(xué)為大前提，制備了甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸的共聚[P（MMA-co-MAA）]微球，進而以聚合物微球為基

2、體構(gòu)筑了具有重金屬離子吸附功能的銅離子印跡微球、具有光催化功能的P（MMA-co-MAA）-CdS復(fù)合微球以及具有光學(xué)性質(zhì)可調(diào)的納米結(jié)構(gòu)CdS有序多孔薄膜等微/納結(jié)構(gòu)。主要工作和取得的主要實驗結(jié)果可分為如下的四部分：
　　 （1）提出了一種新的光引發(fā)法制備聚合物微球的方法。引入一個密封體系，以偶氮二異丁腈（AIBN）為光引發(fā)劑，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為分散劑，乙醇-水混合物為反應(yīng)介質(zhì)，采用8W的紫外燈為引發(fā)光源制備了窄分布的表

3、面羧基化的P（MMA-co-MAA）微球。通過采用激光粒度儀和掃描電鏡表征探討了引發(fā)劑濃度、分散劑濃度、反應(yīng)介質(zhì)組成、單體初始濃度和紫外光強度等因素對微球粒徑和粒徑分布的影響，同時研究了反應(yīng)中各種參數(shù)對共聚物最終轉(zhuǎn)化率的影響。
　　 （2）首次利用光化學(xué)技術(shù)構(gòu)筑了離子印跡聚合物微球。以表面羧基化的P（MMA-co-MAA）微球為基礎(chǔ)，運用表面鑄型技術(shù)和光引發(fā)聚合方法制備了銅離子印跡微球并研究其吸附性能和選擇性能，結(jié)果表明：銅離子

4、印跡微球的吸附量隨底物溶液pH值和銅離子起始濃度的升高而增加，當(dāng)pH為5.8，銅離子起始濃度為2.5mM時，平衡吸附量達(dá)到最大值，為0.59mmol/g；同時，由于其識別位點在微球的表面，吸附速率很快，在30min時吸附量已經(jīng)達(dá)到平衡吸附量的75％，在40min時，吸附基本達(dá)到平衡吸附量；與非銅離子印跡微球（NIIPs）相比，銅離子印跡微球?qū)︺~離子的平衡吸附量和吸附速率明顯高于其它金屬離子，表現(xiàn)出較高的專一選擇性。
　　 （3）

5、第一次利用聚合物微球表面的功能集團室溫下控制半導(dǎo)體納米顆粒生長。以表面羧基化的P（MMA-co-MAA）微球為基礎(chǔ)，利用光化學(xué)方法在微球表面沉積CdS納米顆粒制備了P（MMA-co-MAA）.CdS復(fù)合微球，研究了CdS球形納米顆粒的生長機理以及復(fù)合微球的光催化活性，結(jié)果表明：微球表面CdS球形納米顆粒的大小約100nm，其生長過程和P（MMA-co-MAA）微球表面羧基的誘導(dǎo)作用密切相關(guān)，無論是在可見光下還是在太陽光下，P（MMA-c

6、o-MAA）-CdS復(fù)合微球降解亞甲基藍(lán)時都表現(xiàn)出較高的光催化活性，明顯優(yōu)于純CdS的光催化活性，而且由于P（MMA-co-MAA）微球上羧基的存在，有效地降低了CdS在光催化降解亞甲基藍(lán)過程中的光腐蝕情況。
　　 （4）引入氣.液界面，發(fā)展了一種成分可調(diào)的半導(dǎo)體基有序多孔薄膜的制備方法。以聚苯乙烯微球二維膠體晶體為模板，在氣.液界面采用光化學(xué)方法合成CdS有序多孔薄膜。研究表明，在15℃-60℃的溫度范圍內(nèi)均可合成有序多孔膜，

7、而且其組成成分隨著反應(yīng)溫度的升高而逐漸變化，在30℃以下進行光反應(yīng)得到的是CdS/Cd復(fù)合有序多孔膜，當(dāng)反應(yīng)溫度升至30℃以上時得到的是純CdS有序多孔膜，這種成分的變化與光化學(xué)反應(yīng)過程中溶液表面氣體性質(zhì)的變化密切相關(guān)。這種成分的變化提供了一種根據(jù)實際應(yīng)用來調(diào)整的有序多孔膜性能的簡單方法，例如光學(xué)性能，在可見區(qū)域，30℃下制得的有序多孔薄膜的吸光率明顯高于在40℃下制得的有序多孔薄膜，而且其吸收邊也表現(xiàn)出明顯的紅移現(xiàn)象，這些光學(xué)性能的差