貴金屬-智能微凝膠納米復(fù)合物的制備及催化性能研究.pdf

1、貴金屬/智能聚合物納米復(fù)合材料既結(jié)合了納米粒子良好的導(dǎo)電性、生物相容性、以及催化性能等,又具有智能聚合物對外界環(huán)境刺激-響應(yīng)的性質(zhì),賦予貴金屬納米粒子智能響應(yīng)特性,在智能催化、生物傳感器、藥物釋放、分析檢測等方面具有重要應(yīng)用價值。
　　本文以N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)和甲基丙烯酸-N,N-二甲氨基乙酯(DMA)為單體,采用自由基聚合方法合成系列聚合物,運(yùn)用原位還原法或表面接枝聚合法合成貴金屬/智能微凝膠納米復(fù)合物。并結(jié)合透射

2、電子顯微鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)、熱重分析(TGA)、紫外-可見吸收(UV-vis)分光光度計和動態(tài)激光光散射(DLS)對復(fù)合物的結(jié)構(gòu)和性能進(jìn)行表征。本文的研究工作和取得的結(jié)果如下:
　　1、采用自由基聚合合成了三種不同比例的具有溫度和 pH敏感性的 P(NIPAM-co-DMA)共聚物,通過原位還原法制得 AgNPs/P(NIPAM-co-DMA)微凝膠。研究表明該納米復(fù)合物的粒徑會隨著溫度和pH的增加而減小;表面

3、等離子共振強(qiáng)度(SPR)隨著pH升高而減弱,相應(yīng)地最高峰值的位置發(fā)生藍(lán)移,這主要是由于微凝膠中的PNIPAM鏈段或 PDMA鏈段發(fā)生塌縮造成的。進(jìn)一步以AgNPs/P(NIPAM-co-DMA)為催化劑,催化NaBH4還原亞甲基藍(lán)(MB)的反應(yīng),結(jié)果表明催化反應(yīng)的表觀速率常數(shù)(kapp)會隨著催化劑量的增加和溫度的升高而增大,并且在25~40 oC時,kapp隨溫度變化符合Arrhenius公式,反應(yīng)活化能是62.0 kJ mol-1。

4、另外,該納米復(fù)合物放置40天,其紫外-可見吸收光譜圖、催化性能和新制的復(fù)合物幾乎相同,說明其具有良好的穩(wěn)定性。
　　2、利用原位還原法制得 AuNPs/P(NIPAM-co-DMA),當(dāng)溫度或pH增加時,DLS檢測的納米復(fù)合物粒徑減小;SPR強(qiáng)度隨著溫度升高而增強(qiáng)、隨pH的增加出現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱,pH8時達(dá)到最大值。將其作為催化劑應(yīng)用于 NaBH4還原4-硝基苯酚(4-NP)和甲基橙(MO)反應(yīng)中。研究發(fā)現(xiàn):催化劑量增加,其催化活性

5、增強(qiáng);當(dāng)溫度在25~35 oC時,kapp隨著溫度的升高而增大,但當(dāng)溫度達(dá)到40 oC,催化速率基本不變,這與MB催化體系有區(qū)別,這是由于催化動力學(xué)原理不同造成的:一是AgNPs和AuNPs與微凝膠的結(jié)合方式存在差異,二是MB、4-NP和MO三種分子所帶電荷不同,由此造成催化過程的擴(kuò)散速率不同。放置50天之后,AuNPs/P(NIPAM-co-DMA)的紫外-可見吸收光譜和催化性能幾乎沒有變化,表現(xiàn)出很好的穩(wěn)定性。
　　3、在Ag

6、NPs表面修飾甲基丙酸羥乙酯(HEMA),以制得的表面富含雙鍵的 AgNPs為交聯(lián)劑,通過表面接枝聚合法得到具有溫敏性的AgNPs/PNIPAM雜化微凝膠。當(dāng)溫度升高時,AgNPs/PNIPAM聚集,DLS檢測的粒徑增加;SPR峰發(fā)生紅移。AgNPs/PNIPAM作為催化劑應(yīng)用于NaBH4還原4-NP溶液的反應(yīng)中,增加催化劑的量,催化反應(yīng)速率增加,kapp增大;溫度在20~45 oC升高時,催化速率先加快后減慢,30 oC時催化速率最快