用點擊化學(xué)制備聚合物刷修飾的碳納米管.pdf

1、碳納米管(CNTs）因其本身優(yōu)異的電學(xué)、力學(xué)性能以及在納米填充物、納米器件、納米生物技術(shù)等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用吸引了人們越來越多的關(guān)注。然而由于其本身溶解性比較差，而且缺少官能團(tuán)極大地限制了碳納米管在很多領(lǐng)域的應(yīng)用.為了能夠構(gòu)建理想的結(jié)構(gòu)，獲得特定的性能，和應(yīng)用在特殊的領(lǐng)域，因此對碳納米管表面改性是具有極其重要意義的。到目前為止，在碳納米管表面接枝聚合物刷主要有“接上去”和“接出來”兩個方法。本文利用點擊化學(xué)這一改性聚合物材料的強(qiáng)有力工具并結(jié)

2、合逐層組裝（Layer-by-Layer）、大分子引發(fā)劑法（Macroinitiator）、可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移（RAFT）聚合、以及原子轉(zhuǎn)移自由基聚合（ATRP），對碳納米管功能化領(lǐng)域的“接上去”方式進(jìn)行了推進(jìn)，將多種功能聚合物和熒光分子以共價連接的方式接枝到碳納米管表面。具體如下所述: 1.用點擊化學(xué)和逐層組裝法修飾碳納米管提出了一種合成表面帶有點擊化學(xué)反應(yīng)所需的炔鍵基團(tuán)的碳納米管的方法。然后分別用ATRP與RAFT 聚合法

3、合成了兩種可點擊的側(cè)鏈基團(tuán)全為疊氮基團(tuán)與炔基的聚甲基丙烯酸-2-疊氮乙酯與聚甲基丙烯酸-2-丙炔酯。在Cu(I)/PMDETA催化下，將兩種聚合物交替地以點擊化學(xué)反應(yīng)的形式接枝到碳納米管表面。TGA、SEM和TEM測試表明可以通過控制兩種聚合物的交替使用次數(shù)來控制接枝量并且管壁外聚合物層的厚度是均勻的。XPS和FTIR測試表明，在接枝三層聚合物后，碳納米管的表面仍然有大量的剩余疊氮基團(tuán)。然后，將單炔基羅丹明-B和端基為單炔基的聚苯乙烯以

4、點擊化學(xué)反應(yīng)的形式接枝到碳納米管表面從而合成了熒光碳納米管和聚苯乙烯刷接枝的碳納米管。結(jié)果表明，碳納米管表面剩余的疊氮基團(tuán)可進(jìn)行進(jìn)一步的點擊化學(xué)反應(yīng)，從而制得了基于碳納米管的可進(jìn)行點擊化學(xué)反應(yīng)的納米器件。 2.用點擊化學(xué)和大分子引發(fā)劑法合成兩親性聚合物刷修飾的碳納米管提出了一種新型的結(jié)合傳統(tǒng)的“接上去”和“接出來”方法的多功能“雙接枝”方法來改性碳納米管和另一種合成表面帶有點擊化學(xué)反應(yīng)所需的炔鍵基團(tuán)的碳納米管的方法。首先合成了一

5、種新型的可點擊大分子引發(fā)劑，側(cè)鏈既含有可進(jìn)行點擊化學(xué)反應(yīng)的疊氮基團(tuán)，同時側(cè)鏈又含有能引發(fā)APRP反應(yīng)的烷基溴基團(tuán)，即聚甲基丙烯酸-3-疊氮-2-（2-溴-2-甲基-丙酰氧）丙基酯。然后，通過點擊化學(xué)反應(yīng)，將可點擊大分子引發(fā)劑接枝到帶炔基的多壁/單壁碳納米管表面，繼而進(jìn)行“接出來”方式的原位ATRP聚合和“接上去”方式的點擊化學(xué)反應(yīng)，將聚甲基丙烯酸正丁酯、聚乙二醇和聚苯乙烯接枝到碳納米管上，制得了兩親性聚合物刷修飾的碳納米管。TGA、FT