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利用超支化聚合物单分子胶束制备中空纳米杂化硅球

作　者: 李德
导　师: 朱新远
学　校: 上海交通大学
专　业: 化学工程
关键词: 超支化聚合物 单分子胶束 模板 正硅酸乙酯(TEOS) 中空硅球 纳米粒子 制备方法
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


近几十年来,中空纳米杂化硅球以其优异的材料性能,如较低的密度、较大的比表面积及内部空腔、较高的热力学及化学稳定性等,吸引了来自学术界及工业界研究者的普遍关注。这些独特的优良性能使其在过滤、催化、分离、可控释放、纳米医药载体等领域有着非常广阔的应用前景。经过多年的努力,中空纳米杂化硅球的制备已经取得了很大进展,如所得杂化硅球尺寸大小均一、在一定范围内实现了尺寸可控、构建了新颖的结构、设计出简便的制备方法等等。然而,在制备小尺寸空心纳米杂化硅球方面,特别是在制备50纳米以下的中空纳米杂化硅球时却遇到了极大困难,这在一定程度上限制了其在某些纳米科技领域的应用。超支化聚合物是一类具有立体三维构型的高度支化纳米分子。其中,由高度支化疏水内核与众多线性亲水臂构成的两亲性多臂星状超支化聚合物能够以单分子胶束的状态稳定地存在于水或水与某些有机溶剂的混合溶剂中。在本论文中,我们以疏水性超支化聚酯H40引发己内酯开环聚合,得到了H40为核、聚己内酯(PCL)为臂的多臂星状超支化聚合物(H40-star-PCL),进一步接枝聚乙二醇(PEG),得到了以H40-star-PCL为疏水核、PEG为亲水外壳的两亲性多臂星状超支化聚合物(H40-star-(PCL-b-PEG))。在此基础上,将疏水性的正硅酸乙酯(TEOS)硅源分子封装到H40-star-(PCL-b-PEG)聚合物单分子胶束的疏水内核,形成超支化聚合物/TEOS包覆体。再通过优化反应条件,实现TEOS硅源从聚合物疏水内核由里向外不断水解生长矿化,最终形成以超支化聚合物胶束为内核,二氧化硅为外壳的小尺寸中空纳米杂化硅球。与传统模板法中硅源从外包覆纳米粒子制备中空纳米杂化硅球过程相反,本论文通过疏水性TEOS硅源从超支化聚合物单分子胶束内核由里向外不断水解生长矿化成功制备了小尺寸中空纳米杂化硅球,为中空纳米杂化硅球的制备增添了一种新策略。

全文目录


摘要  5-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-33
  1.1 引言  11
  1.2 纳米技术  11-13
  1.3 超支化聚合物的研究背景  13-20
    1.3.1 超支化聚合物的合成  13-17
    1.3.2 超支化聚合物的结构及表征  17-20
  1.4 超支化聚合物作为纳米载体的应用现状  20-21
  1.5 纳米杂化复合材料及中空纳米杂化硅球的制备  21-31
    1.5.1 典型有机/无机纳米杂化复合材料的制备  21-23
    1.5.2 基于TEOS 前驱体制备中空纳米杂化硅球  23-31
  1.6 本论文的主要工作  31-33
    1.6.1 超支化聚合物模板的合成  32
    1.6.2 超支化聚合物/TEOS 纳米复合体系的制备  32
    1.6.3 小尺寸中空纳米杂化硅球的制备  32-33
第二章 两亲性超支化聚合物软模板的制备及表征  33-51
  2.1 引言  33-34
  2.2 实验部分  34-39
    2.2.1 实验原料  34-35
    2.2.2 实验仪器设备  35
    2.2.3 测试仪器设备  35
    2.2.4 超支化聚合物模板的合成  35-39
  2.3 结果与讨论  39-49
    2.3.1 聚乙二醇单甲醚末端羧基改性的合成与表征  39-42
    2.3.2 两亲性超支化聚合物的合成与表征  42-46
    2.3.3 超支化聚合物胶束的制备与表征  46-49
  2.4 本章总结  49-51
第三章 利用超支化聚合物单分子胶束制备中空纳米杂化硅球  51-71
  3.1 引言  51-52
  3.2 实验部分  52-55
    3.2.1 实验原料  52-53
    3.2.2 实验仪器设备  53
    3.2.3 测试仪器设备  53
    3.2.4 超支化聚合物/TEOS 纳米复合体系的制备及表征  53-54
    3.2.5 基于超支化聚合物单分子胶束的纳米杂化硅球的制备与表征  54-55
  3.3 结果与讨论  55-69
    3.3.1 基于超支化聚合物单分子胶束的纳米杂化硅球生成机理  55-56
    3.3.2 聚合物胶束/TEOS 纳米复合物的表征  56-57
    3.3.3 自然水解方式制备的中空纳米杂化硅球的表征与分析  57-60
    3.3.4 酸性方式水解制备的中空纳米杂化硅球的表征分析  60-64
    3.3.5 碱性方式水解制备的中空纳米杂化硅球的表征分析  64-68
    3.3.6 纯TEOS 碱性水解体系对照结果  68-69
  3.4 本章小结  69-71
第四章 全文总结  71-72
  4.1 主要工作与创新点  71
  4.2 后续研究工作  71-72
参考文献  72-80
致谢  80

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中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程材料学 > 特种结构材料
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