光化學制備共聚物微球及基于微球的功能微-納結構.pdf

1、光化學作為材料合成的一項重要技術，相比于熱化學，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，光化學已經廣泛應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并總結了高分子微球的制備方法及其應用情況，在此基礎上，本文以光化學為大前提，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復合微球以及具有光學性質可調的納米結構CdS有序多孔薄膜等微/納結構。主要工作和取得的主要實驗結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-水混合物為反應介質，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、反應介質組成、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，同時研究了反應中各種參數(shù)對共聚物最終轉化率的影響。
　　 （2）首次利用光化學技術構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，運用表面鑄型技術和光引發(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pH為5.8，銅離子起始濃度為2.5mM時，平衡吸附量達到最大值，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時吸附量已經達到平衡吸附量的75％，在40min時，吸附基本達到平衡吸附量；與非銅離子印跡微球（NIIPs）相比，銅離子印跡微球對銅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體納米顆粒生長。以表面羧基化的P（MMA-co-MAA）微球為基礎，利用光化學方法在微球表面沉積CdS納米顆粒制備了P（MMA-co-MAA）.CdS復合微球，研究了CdS球形納米顆粒的生長機理以及復合微球的光催化活性，結果表明：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作用密切相關，無論是在可見光下還是在太陽光下，P（MMA-c

6、o-MAA）-CdS復合微球降解亞甲基藍時都表現(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)展了一種成分可調的半導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.液界面采用光化學方法合成CdS有序多孔薄膜。研究表明，在15℃-60℃的溫度范圍內均可合成有序多孔膜，

7、而且其組成成分隨著反應溫度的升高而逐漸變化，在30℃以下進行光反應得到的是CdS/Cd復合有序多孔膜，當反應溫度升至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反應過程中溶液表面氣體性質的變化密切相關。這種成分的變化提供了一種根據(jù)實際應用來調整的有序多孔膜性能的簡單方法，例如光學性能，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，這些光學性能的差