表面圖案化銀-高分子復合微球的控制合成研究.pdf

1、高分子微凝膠是一類典型的具有三維網絡結構的軟固體微粒材料。高分子微凝膠不僅制備方法簡單、容易引入反應性基團，而且通過選擇合適的聚合反應方法，其尺寸可以從納米級到微米級得到有效控制，更重要的是對外界刺激如溫度、pH值、離子強度、光、電、磁等有明顯的體積變化。近十年來，國、內外圍繞基于高分子微凝膠制備無機微納米材料的研究已有很多相關的報道?；诟叻肿游⒛z具有的獨特物理化學特性，本實驗室提出了高分子微凝膠模板法制備表面圖案化無機-高分子復合

2、微球材料的新方法。高分子微凝膠所具有的三維網絡結構和球形形貌有可能對在其中進行的無機結晶或沉積反應施加限域和導向作用；反過來，無機沉積反應有可能對微凝膠的網絡骨架產生誘導變形效應。這種基于多因素協(xié)同作用的新方法必然成為制備具有新穎結構和特殊性能的復合材料的重要研究方法之一。以此研究思想為基礎，本實驗室已成功制備了多種具有表面圖案化結構的無機-高分子復合微球材料，其中包括金屬硫化物-高分子復合微球(如：ZnS(CdS、CuS、Ag2S和P

3、bS)-P(NIPAM-co-AA(MAA))，無機難溶鹽-高分子復合微球(如：AgCl-PAM，BaS04-PAM)和氧化物-高分子復合微球(如：Si02-P(NIPAM-co-AA))等。在前期研究的基礎上，本論文將高分子微凝膠模板法拓展至金屬-高分子復合微球的制備領域，重點開展了具有表面圖案化結構的金屬銀-高分子復合微球材料的控制合成研究，主要內容包括以下兩個方面： (1)采用反相懸浮聚合法合成了含有丙烯酰胺(AM)和甲基

4、丙烯酸(MAA)兩種單體的共聚微凝膠P(AM-co-MAA)，并以其為模板，通過改變油、水相界面的pH值以啟動金屬銀的還原反應，制備得到了具有特異表面圖案的Ag-P(AM-co-MAA)復合微球材料。利用掃描電子顯微鏡(SEM)、X-射線衍射儀(XRD)等手段對復合微球的形貌、無機物的晶形等進行了表征。實驗結果表明，高分子微凝膠的模板作用使得復合微球在整體上呈現(xiàn)球型結構，而且微球的大小主要決定于模板的尺寸；復合微球表面呈現(xiàn)出規(guī)整、致密、

5、相互交織的褶皺結構；XRD分析結果表明復合微球中Ag具有面心立方結構。研究表明，復合微球的表面形貌可通過改變模板組成、表面活性劑量、還原方式、調整金屬的沉積量等因素得到有效地控制。此外，本文所提出的研究思想也可能在含有Pd、Pt、Au等貴金屬無機-高分子復合微球材料的制備中獲得應用。 (2)采用反相懸浮聚合法合成了含有丙烯酰胺(AM)和甲基丙烯酸(MAA)兩種單體的共聚微凝膠P(AM-co-MAA)，以其為模板，通過反膠束法制備

6、了兩種具有表面圖案化結構的無機難溶銀鹽-高分子復合微球，即Ag3P04，Ag2Cr04-P(AM-co-MAA)；并以此為前驅體，通過控制還原條件，制備得到了沉積均勻、表面結構清晰、形貌基本保持的表面圖案化金屬銀-高分子復合微球材料。研究結果表明，復合微球的表面圖案結構受控于微凝膠模板的組成、金屬難溶鹽的沉積量及其結晶行為等因素。高分子微凝膠模板法有望成為制備多種類型具有復雜形貌的金屬-高分子復合微球材料的新方法。 綜上所述，高