【摘 要】
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随着社会的发展及科学的进步,具有不同化学性质及非对称性结构的各向异性颗粒(Janus particles)引起了人们极大的兴趣。Janus颗粒在物理、化学以及生物医学等领域有广泛的应用前景,因此设计具有不同化学性质及不对称性结构的各向异性颗粒具有重要意义。SiO2纳米粒子具有较高的化学稳定性、独特的生物相容性、良好的耐辐射性能、优异的耐酸碱性能以及能够吸收紫外线的特性,因此常被用于制备各向异性颗粒
【基金项目】
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国家自然科学基金(51403049); 河北省自然科学基金(E2017202036);
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随着社会的发展及科学的进步,具有不同化学性质及非对称性结构的各向异性颗粒(Janus particles)引起了人们极大的兴趣。Janus颗粒在物理、化学以及生物医学等领域有广泛的应用前景,因此设计具有不同化学性质及不对称性结构的各向异性颗粒具有重要意义。SiO2纳米粒子具有较高的化学稳定性、独特的生物相容性、良好的耐辐射性能、优异的耐酸碱性能以及能够吸收紫外线的特性,因此常被用于制备各向异性颗粒。本文重点研究了具有非对称结构及不同化学性质的Janus SiO2胶体颗粒的制备方法,主要研究内容如下:1.通过种子无皂乳液聚合,制备了以无机物SiO2为核心粒子有机物聚苯乙烯(PS)为表面凸起粒子的SiO2@PS草莓状Janus复合微球。通过改变溶剂比、单体进料比、反应时间调控了SiO2@PS草莓状Janus复合微球的微观形貌,并探究了有机溶剂种类、反应单体种类以及SiO2表面羟基对草莓状复合微球形貌的影响。此外,进一步以SiO2@PS草莓状Janus复合微球为模板,通过选择性刻蚀移除SiO2粒子,得到碗状PS纳米颗粒。2.以SiO2纳米粒子为种子,设计并制备了二氧化硅@巯丙基聚倍半硅氧烷(SiO2@MPSQ)雪人状Janus复合粒子。进而以SiO2@MPSQ微粒为模板,不仅可以通过移除SiO2粒子,得到了碗状MPSQ颗粒,还可以利用巯基与双键之间的点击反应,用甲基丙烯酸甲酯或丙烯酸甲酯对雪人状粒子进行表面修饰,实现了对SiO2@MPSQ雪人状Janus复合粒子表面物理化学性质的可控改性。此外,本文还通过改变MPTMS的加入量以及硅烷偶联剂的种类,实现了对粒子微观形貌的调控,并探究了HF溶液的浓度及刻蚀时间对碗状MPSQ粒子微观结构的影响。3.基于PS@SiO2核/壳复合微球,通过区域选择性改性与先溶胀后去除模板相结合的方法,制得了内表面带有酸性基团外表面带有碱性基团的开口SiO2 Janus微囊(SO3H-SiO2-NH2),并通过酸碱级联催化探究了酸碱性开口微囊的催化性能。
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