烷基-多酚聚合物Janus纳米片的制备及性能研究

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Janus纳米材料作为一种典型的非对称材料,其同一体系中具有两种相异的性质,而引起了研究者的广泛关注,并在催化、固体乳化剂、表面活性剂、生物传感和医疗科学等领域得到了广泛应用。近年来,Janus纳米材料发展迅速,关于Janus粒子在制备与应用方面的报道已有很多,并且关于Janus的概念也从纳米粒子扩展到二维的纳米片。相较于Janus颗粒,Janus纳米片具有更高的各向异性,表现出更好的界面活性和力学性能,并能有效地降低体系的自由能。目前,Janus纳米片的制备大多采用模板法或研磨空心球的方法,因此拓宽Janus纳米片的制备方法也是需要努力的方向。关于硅基和氧化石墨烯等无机Janus纳米片被广泛报道,但聚合物Janus纳米片的研究较少,其制备与应用等方面仍具有很大的探索价值。而且聚合物Janus纳米片既具有Janus材料的不对称性,也具有聚合物的柔性与可塑性,能够产生更好的界面效应。多酚类聚合物具有亲水性的酚羟基,含有丰富的官能团易于功能化,可以枝接疏水性物质,从而聚合生成两亲性的Janus纳米片。本研究采用反应性模板法,基于多酚类物质的席夫碱反应与迈克尔加成反应,成功地制备了具有两亲性质的烷基-多酚聚合物Janus纳米片,研究了其成分与形貌,并初步研究了其在乳化和催化相关方面的应用。具体研究内容及结论如下:(1)单宁酸在溶液中与十八胺模板发生席夫碱反应,并发生聚合,从而制备Janus纳米片,其一侧为疏水的烷基链,由十八胺提供,另一侧为亲水的聚单宁酸。通过离心醇洗后得到纯净的烷基-聚单宁酸Janus纳米片,首先通过FTIR、EDS、SEM、AFM等测试表征手法研究其成分、形貌与厚度,通过接触角测试等证明其Janus性质,并通过调控反应参数对纳米片厚度和形貌的影响,为实现精确调控Janus纳米片提供参考价值。并通过进一步的研究证明了Janus纳米片在乳化,催化和界面自组装等方面具有良好的性能。(2)多巴胺在十八胺的模板上发生自聚合反应生成烷基-聚多巴胺Janus纳米片。通过FTIR、~1HNMR、SEM、AFM等测试表征手法研究其成分、形貌与厚度,通过接触角测试证明其Janus性质,并通过调控反应条件,表征纳米片厚度和形貌的变化。并通过进一步的研究证明了Janus纳米片在乳化,催化和界面自组装等方面具有良好的性能。(3)以十二硫醇为模板,提供疏水的烷基链,多巴胺为反应物发生自聚合反应,制备聚合物Janus纳米片。通过FTIR分析样品成分,SEM表征样品形貌,通过调控不同反应因素,寻找胶囊破裂变成纳米片的实验条件,探究胶囊与纳米片之间的联系,并研究不同有机溶剂对胶囊形貌的影响,为发展反应性模板的多样化、拓展不同形貌的应用范围进行了初步探索。
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