聚離子液體水凝膠的制備及性質(zhì)研究.pdf

1、水凝膠是一類親水性高分子材料，擁有良好的生物相容性，能對離子強度、電場、pH值、光、溫度、化學介質(zhì)、機械應(yīng)力等周圍環(huán)境的細微改變做出相應(yīng)的響應(yīng)，使其發(fā)生可逆的連續(xù)或不連續(xù)的形狀變化，即體積相變特征。關(guān)于這些智能水凝膠的研究，近年來引起了不少研究者的興趣，并且已經(jīng)在諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，如催化反應(yīng)、生物醫(yī)藥、智能給藥系統(tǒng)、組織工程材料、酶的固定、日常生活用品和農(nóng)林業(yè)等方面。本文在水凝膠制備的基礎(chǔ)上，研究了其在催化有機反應(yīng)方面的應(yīng)用，全

2、文共分四章，文獻綜述部分簡要介紹了水凝膠的合成、分類及應(yīng)用，實驗部分成功的制備了幾種共聚的聚離子液體水凝膠，分別研究了這類水凝膠的響應(yīng)性(如pH敏感性、溫度敏感性以及鹽敏感性)。同時，本文通過在水凝膠中進行陰離子替換，原位還原制備水凝膠負載Pd納米粒子的復合物并使其應(yīng)用于催化有機反應(yīng)。
　　本研究分為四個部分：第一章：對水凝膠進行了簡要的概述，并對水凝膠的合成、分類及應(yīng)用進行了綜述。第二章：P(AA-co-VBIm-Cl)水凝膠的

3、制備及應(yīng)用的研究。以丙烯酸(AA)和1-甲基-3-(4-乙烯基芐基)咪唑氯(VBIm-Cl)離子液體為原料，通過自由基聚合法制備了P(AA-co-VBIm-Cl)水凝膠。采用紅外光譜(FTIR)及掃描電子顯微鏡(SEM)對水凝膠的組成及形貌進行了表征。將制備好的P(AA-co-VBIm-Cl)水凝膠，通過陰離子替換還原制得P(AA-co-VBIm-Cl)/Pd(0)催化劑。采用粉末X射線衍射(XRD)和透射電子顯微鏡(TEM)對催化劑中

4、Pd納米粒子進行了表征，在P(AA-co-VBIm-Cl)水凝膠中形成的Pd納米粒子分布均勻且粒徑為2-6nm。通過催化還原對硝基苯酚實驗，結(jié)果表明，P(AA-co-VBIm-Cl)/Pd(0)催化劑的催化活性較高。第三章：P(NVA)/GO水凝膠的合成與表征。以N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)、VBIm-Cl和AA作為單體，在氧化石墨烯(GO)水分散液中，通過自由基聚合法成功合成了具有溫度敏感性、pH敏感性以及鹽敏感性的P(NIPAM

5、-co-VBIm-Cl-co-AA)/GO水凝膠(簡稱P(NVA)/GO水凝膠)。通過對水凝膠中交聯(lián)劑的含量，NIPAM和VBIm-Cl相對含量的調(diào)節(jié)，制備出具有較大溶脹度和較好溫度響應(yīng)性的水凝膠載體。研究了此水凝膠在不同的pH值、溫度以及鹽濃度下的溶脹行為，結(jié)果表明，該水凝膠具有良好的pH敏感性、溫度敏感性及鹽敏感性。采用微機控制電子萬能試驗機(WDW-2C)、紅外光譜(FTIR)、掃描電鏡(SEM)以及X射線衍射(XRD)對P(NV

6、A)/GO水凝膠的組成和形貌進行了研究。通過對P(NVA)和P(NVA)/GO水凝膠壓縮性能的測試，結(jié)果表明，P(NVA)/GO水凝膠的機械性能比P(NVA)水凝膠明顯增強。由于以陽離子型的離子液體VBIm-Cl為單體合成的P(NVA)/GO水凝膠，有望進行陰離子替換，原位還原制備貴金屬納米粒子，并使負載貴金屬納米粒子的水凝膠應(yīng)用于催化有機反應(yīng)。第四章：P(NVA)/GO/Pd(0)催化劑的制備及在有機反應(yīng)中的應(yīng)用。通過陰離子替換，以

7、P(NVA)/GO水凝膠為模板，用NaBH4還原制備負載Pd納米粒子的P(NVA)/GO水凝膠復合物(簡稱P(NVA)/GO/Pd(0)催化劑)，并將其應(yīng)用于催化有機反應(yīng)。用粉末X射線衍射(XRD)和透射電鏡(TEM)對P(NVA)/GO/Pd(0)催化劑進行了表征，結(jié)果表明，在P(NVA)/GO水凝膠中形成的Pd納米粒子分布均勻，粒徑約為1-3nm。同時還研究了P(NVA)/GO/Pd(0)催化劑在催化還原對硝基苯酚以及在 C-C偶合