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基于光活性有机硅氧烷制备Janus纳米球

作　者: 马金欣
导　师: 胡道道
学　校: 陕西师范大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: Janus粒子光活性硅氧烷光裂解紫外光
分类号: TB383.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

Janus球形粒子是一种形貌或性质上不对称粒子,由于物理化学性质的差异性,使得这种粒子具有了附加的定向作用力,借助这一定向作用力,就可以实现粒子在空间上的控制性组装。使这类材料受到人们的极大关注,并展现出广阔的应用前景。诸如在功能表面活性剂、自组装和分子识别、电子纸、光电生物传感器、多功能磁性非对称材料、防反射膜及电子器件、光子晶体、催化剂、超分子自组装的结构单元等领域。我们将设计一种简单制备两亲Janus粒子的新方法。以光活性有机硅氧烷为前驱体,以紫外光为光解技术,对光活性修饰的SiO2表面进行选择性地光辐射,从而获得两亲Janus粒子,本文涉及的研究内容如下：(1)选择4,5-二甲氧基-2-硝基苯甲醇(6-nitroveratryloxycarbonyl alcohol, NVOC-OH)与(3-异氰基丙基)三乙氧基硅烷(isocyanatopropyl-triethoxysilane, NCO-PTEOS)反应,合成含有光活性基团的有机硅氧烷NVOC-U-PTEOS。(2)用Stober法合成纳米二氧化硅并进行表征。(3)设计制备两亲Janus粒子,用紫外光选择性区域光照NVOC-U-PTEOS修饰的Si02石英夹层,使NVOC-U-PTEOS发生光裂解,基于这种方法制备两面不同级性的Janus粒子。基于以上实验所得结果总结如下：(1)NVOC-OH与NCO-PTEOS反应合成含有光活性基团的有机硅氧烷NVOC-U-PTEOS,反应必须在氮气保护的无水条件下进行,且充分回流(约24小时)是非常重要的,同时粗产物析出时充分挥发反应溶剂对于合成物的析出也至关重要。以红外光谱仪,核磁共振光谱仪,对得到的产物结构进行表征。利用紫外光谱对光活性硅氧烷的光裂解行为进行检测证明具有光活性。(2)利用NVOC-U-PTEOS有机硅氧烷与纳米二氧化硅表面的羟基发生缩聚作用,获得NVOC-U-PTEOS表面修饰的二氧化硅。(3)提出制备两面带有不同级性的Janus粒子的方法,即光活性有机硅氧烷修饰的二氧化硅用石英夹层形成单层,然后进行区域选择性紫外光辐照,所照区域表面NVOC-U-PTEOS发生光降解,基于这种方法制备了不同级性的Janus粒子。光照修饰的二氧化硅将用TEM和油/水分散体系进行表征。光照粒子的表面会吸附纳米金粒子证实了微球—面产生了氨基而具有亲水性,分散光照粒子在水/有机两相混合液中,观察到两亲粒子位于水和有机溶剂界面处,证明了制备的粒子具有两亲性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
第1章绪论  8-26
  1.1 Janus粒子研究进展概述  8-9
  1.2 Janus粒子制备方法  9-25
    1.2.1 基于本体相非对称化制备Janus粒子  9-18
    1.2.2 基于表面非对称化修饰制备Janus粒子  18-23
    1.2.3 基于表面非对称性混合法制备Janus粒子  23-25
  1.3 结论与展望  25-26
第2章研究目的及研究内容  26-30
  2.1 研究目的  26-27
  2.2 研究内容  27-30
第3章光活性有机硅氧烷制备  30-38
  3.1 引言  30-31
  3.2 实验部分  31-34
    3.2.1 主要原料试剂仪器  32-33
    3.2.2 光活性有机硅氧烷NVOC-U-PTEOS的制备  33
    3.2.3 光活性有机硅氧烷NVOC-U-PTEOS结构与组成表征  33-34
    3.2.4 光活性有机硅氧烷前驱体NVOC-U-PTEOS光解行为监测  34
  3.3 结果与讨论  34-38
    3.3.1 光活性有机硅氧烷NVOC-U-PTEOS的FTIR分析  34-35
    3.3.2 光活性有机硅氧烷NVOC-U-PTEOS的1HNMR分析  35
    3.3.3 NVOC-U-PTEOS光裂解行为的紫外光谱检测  35-37
    3.3.4 本章小结  37-38
第4章紫外光辐照制备两亲性Janus粒子  38-48
  4.1 引言  38-39
  4.2 实验部分  39-43
    4.2.1 主要原料试剂仪器  39-40
    4.2.2 纳米二氧化硅的制备  40-41
    4.2.3 NVOC-U-PTEOS对纳米二氧化硅修饰原理及实验  41-42
    4.2.4 紫外光辐射NVOC-U-PTEOS修饰二氧化硅制备Janus粒子  42
    4.2.5 制备分散的水溶胶金粒子  42-43
  4.3 结果与讨论  43-46
    4.3.1 纳米二氧化硅表征  43
    4.3.2 光活性有机硅氧烷对二氧化硅表面修饰表征  43-44
    4.3.3 两亲Janus粒子表征  44-46
  4.4 本章小结  46-48
总结  48-50
参考文献  50-58
致谢  58-60
攻读硕士学位期间研究成果  60

基于光活性有机硅氧烷制备Janus纳米球

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