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聚合物多层纳米管的制备及结构转变

作　者: 和文平
导　师: 贺强
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 物理化学
关键词: 层层自组装模板法聚电解质纳米管结构转变药物包埋
分类号: O631.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

纳米材料因其特殊尺寸而表现出特异的物理化学性质，在材料科学研究领域一直备受关注。层层自组装技术是一种实验条件简易、技巧易于掌控的制备有序超薄膜的方法，与多孔模板的结合成功的制备了多组分聚电解质纳米管。本实验主要利用聚电解质之间的静电力作用，使其交替沉积在多孔模板上，使用特定溶液溶蚀模板，从而制备出一系列厚度可控、尺寸可选、定向功能化的多层高分子纳米管，并对其进行荧光、磁性等方面的修饰，重点研究了聚电解质纳米管在温度梯度和盐溶液中的结构转变，对水溶性小分子材料的包埋。主要研究内容如下：聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中带负电荷的磺酸基可以与聚丙烯胺盐酸盐(PAH)或聚二甲基二烯丙基氯化铵(PDADMAC)中带正电荷的氨基在水溶液中产生静电吸引作用，借助不同孔径的氧化铝模板、聚碳酸酯模板，层层组装制备出不同层数的聚电解质纳米管。通过扫描电子显微镜、透射电镜表征出纳米管长度与模板厚度相符，直径与模板孔内径相当，证明高分子超薄膜完全依附在多孔模板内孔道上。异硫氰荧光素(FITC)的硫氰基与含有氨基的聚电解质可以发生酰胺化反应，可以用以标记聚电解质。通过层层自组的方法制备出荧光纳米管。在激光共聚焦显微镜下可以观察到线状结构。在层层自组装过程中加入磁性纳米粒子，制备出磁性纳米管，在外加磁场的作用下可以定向移动，不仅利于溶蚀模板后对纳米管的洗涤和富集，而且有望作为药物的载体实现靶向释放。基于层层自组装方法制备的超薄膜，其稳定性受到pH值、温度、盐浓度等因素的影响，本实验重点研究了温度和盐浓度对纳米管结构的影响。当温度达到聚电解质纳米管的临界转变温度时，原本相互作用的聚电解质对儿解体，与周围邻近的高分子重新键合，根据瑞利不稳原理，从管状结构过渡到项链状进而形成中空的微胶囊。不同层数的纳米管所需的转变温度不同。在一定范围内层数越厚，转变温度越高。聚电解质纳米管在0.5mol/L的氯化钠溶液中，其结构转变温度明显降低，膜的致密性增强。聚电解质纳米管的结构转变，可以包埋水溶性小分子。本实验采用6-羟基荧光素(FITC)标记的葡聚糖，实验说明随着溶液中葡聚糖浓度的升高，包埋量也呈线性增长，并且包埋量不受其分子量的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-9
第1章绪论  9-26
  1.1 立题背景及研究意义  9
  1.2 层层自组装  9-10
    1.2.1 层层自组装技术(Layer-by-Layer Assembly Method, LbL)  9-10
    1.2.2 层层自组装技术的特点  10
  1.3 模板  10-12
    1.3.1 平面模板  11
    1.3.2 球形模板  11-12
  1.4 层层自组装的驱动力  12-15
    1.4.1 基于氢键作用制备聚电解质多层纳米管  12-13
    1.4.2 基于共价键作用的聚电解质多层纳米管  13-14
    1.4.3 基于静电力作用的聚电解质多层纳米管  14-15
  1.5 聚电解质纳米管的研究进展  15-19
    1.5.1 蛋白质多层纳米管  17
    1.5.2 磷脂/蛋白复合纳米管  17-18
    1.5.3 多糖复合纳米管  18-19
  1.6 聚电解质超薄膜结构转变  19-23
    1.6.1 温度对聚电解质超薄膜的影响  19-21
    1.6.2 盐溶液对聚电解质超薄膜的影响  21-23
  1.7 聚电解质微胶囊包埋药物  23-24
  1.8 本课题主要研究内容  24-26
第2章实验材料与方法  26-30
  2.1 实验所用试剂及仪器  26-27
    2.1.1 试剂  26-27
    2.1.2 仪器设备  27
  2.2 实验方法  27-30
    2.2.1 光学显微镜分析  27
    2.2.2 扫描电镜分析  27-28
    2.2.3 透射电镜分析  28
    2.2.4 等离子刻蚀机的使用  28
    2.2.5 透析袋的使用  28-30
第3章聚电解质纳米管的制备  30-43
  3.1 引言  30
  3.2 基于氧化铝模板制备(PSS/PAH)8聚电解质纳米管  30-32
    3.2.1 实验材料  30
    3.2.2 实验过程  30-31
    3.2.3 结果讨论  31-32
  3.3 不同层数的(PSS/PAH)N聚电解质多层纳米管  32-34
    3.3.1 试验材料及制备过程  32
    3.3.2 结果讨论  32-34
  3.4 聚碳酸酯模板制备(PSS/PAH)N聚电解质纳米管  34-37
    3.4.1 实验材料  34
    3.4.2 实验过程及结果讨论  34-37
  3.5 基于聚碳酸酯模板制备(PSS/PDADMAC)N聚电解质纳米管  37-38
    3.5.1 实验材料  37
    3.5.2 实验过程及分析  37-38
  3.6 磁性及荧光性纳米管的制备  38-41
    3.6.1 实验材料  38
    3.6.2 实验过程  38-40
    3.6.3 电镜表征  40-41
  3.7 本章小结  41-43
第四章聚电解质纳米管的结构转变  43-52
  4.1 引言  43
  4.2 实验部分  43-44
    4.2.1 实验材料及制备纳米管  43-44
    4.2.2 对聚电解质的纳米管热处理  44
    4.2.3 表征及仪器设备  44
  4.3 结果与讨论  44-49
    4.3.1 聚电解质纳米管受热结构转变  44-48
    4.3.2 盐浓度对纳米管转变温度的影响  48-49
  4.4 聚电解质纳米管的药物包埋  49-51
    4.4.1 实验材料及过程  49-50
    4.4.2 结果分析  50-51
  4.5 本章小结  51-52
结论  52-54
参考文献  54-60
致谢  60

聚合物多层纳米管的制备及结构转变

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