有机小分子修饰嵌段共聚物模板制备金.ppt

有机小分子修饰嵌段共聚物模板法制备金纳米材料 研究生 王浩 2 目录 课题来源及研究目的和意义国内外研究现状及分析研究内容 实施方案及可行性论证已具备的条件 外协计划及经费可能遇到的困难 问题及解决途径 3 一 课题来源及研究目的和意义 纳米材料的定义 一相任一维的尺寸达到100nm以下的材料纳米材料的分类 维度概念 一维纳米线纳米管 二维纳米薄膜 三维纳米颗粒 纳米材料的性质 与常规材料截然不同 铜 硅 陶瓷等 4 一 课题来源及研究目的和意义 金纳米材料的性质及应用 比表面积大 高表面能 高的表面活性 导电性 抗静电 感光 工业催化等性能等适用于催化反应的金纳米材料特点 小粒径 窄尺寸分布传统方法制备方法单一 难以达到尺寸小于30nm 间距小于100nm 制备过程复杂 造价高 5 嵌段共聚物的概念 两种不同聚合物共价键相连嵌段共聚物自组装特性 形成胶束 球形 棒状 囊泡状 管状 碗形 洋葱形 环形等 调控形貌的方法 溶剂退火 小分子自组装 一 课题来源及研究目的和意义 6 二 国内外研究现状 Adv Mater 2001 13 117 J AM CHEM SOC 9VOL 125 NO 40 200312213 Macromolecules Vol 40 No 9 2007 嵌段共聚物与有机小分子自组装小分子结构特点 嵌段共聚物超分子自主装合成纳米材料 7 二 国内外研究现状 Ikkala最早研究了嵌段共聚物与小分子的自组装 PDP 十五烷基苯酚 Adv Mater 2003 15 1201 1204 8 二 国内外研究现状 Adv Mater 2003 15 1201 1204 9 二 国内外研究现状 Adv Mater 2003 15 1201 1204 10 二 国内外研究现状 SergiyMinko课题组引入了另一种有机小分子HABA 使得自组装复合物在不同溶剂熏蒸的条件下得到平行与垂直基底表面的棒状胶束结构 而且两种结构还可以通过溶剂熏蒸反复转化 11 二 国内外研究现状 J AM CHEM SOC 9VOL 125 NO 40 200312213 12 二 国内外研究现状 PS PVP HABA复合物在氯仿溶剂中滴膜AFM形貌 a未经甲醇处理 b甲醇洗去HABA小分子 J AM CHEM SOC 9VOL 125 NO 40 200312213 13 二 国内外研究现状 PS PVP HABA复合物在1 4二氧六环溶剂中滴膜 甲醇洗去小分子形貌 a未经1 4二氧六环熏蒸处理 c经过熏蒸处理 J AM CHEM SOC 9VOL 125 NO 40 200312213 14 二 国内外研究现状 AFM表征 PS PVP HABA复合物在1 4二氧六环溶剂中滴膜熏蒸 甲醇洗去小分子后电沉积Ni点阵 THF洗去模板 J AM CHEM SOC 9VOL 125 NO 40 200312213 15 二 国内外研究现状 PS PVP与有机小分子衍生物自组装调控形貌 PDP衍生物 DBSA衍生物 Macromolecules2012 45 974 985 Langmuir2011 27 10197 10205 16 二 国内外研究现状 Langmuir2011 27 10197 10205 PDP衍生物与PS P4VP在不同溶剂中的自组装结构 17 二 国内外研究现状 PS PVP与DBSA衍生物自组装调控形貌 Macromolecules2012 45 974 985 18 二 国内外研究现状 通过小分子与PS P4VP进行自组装形貌调控得到复杂的可进一步修饰的纳米材料模板改变小分子的分子结构改变嵌段共聚物的嵌段比改变加入小分子与P4VP的化学计量比 19 二 国内外研究现状 PS b P4VP与金属前驱体的原位自主装 M iron II cobalt II andnickel II J Phys Chem B Vol 110 No 13 2006 20 二 国内外研究现状 J Phys Chem B Vol 110 No 13 2006 PS b P4VP与金属前驱体的原位自主装制备纳米金属点阵示意图 21 二 国内外研究现状 J Phys Chem B Vol 110 No 13 2006 22 二 国内外研究现状 PS b P4VP与金属前驱体的原位自主装 J Phys Chem C2010 114 5767 5772 23 二 国内外研究现状 PS b P4VP与金属有机前驱体的原位自主装 Adv Mater 2011 23 1797 1800 24 二 国内外研究现状 AFMPS b P4VP与二茂铁乙酸自组装a4VP FAA 2 1b4VP FAA 1 1经1 4二氧六环溶剂退火 Adv Mater 2011 23 1797 1800 25 二 国内外研究现状 SEM PS b P4VP FAA自组装膜经450 热解 Adv Mater 2011 23 1797 1800 26 二 国内外研究现状 嵌段共聚物PS b P4VP与多金属氧簇复合物自主装 Angew Chem Int Ed 2009 48 8281 8284 27 二 国内外研究现状 嵌段共聚物PS b P4VP与多金属氧簇复合物自主装 Chem Commun 2011 47 10019 10021 F 28 二 国内外研究现状 Angew Chem Int Ed 2012 51 1 6 29 小结综合现有文献报道 将无机纳米客体引入到高分子中是改善无机纳米客体可加工性 制备功能性杂化材料和调控纳米客体聚集结构的重要方法之一 合成方法包括离位小分子自组装模板法与原位合成法 各自优点在于离位模板法通过小分子自组装调控形貌多样 均一 可控性强 原位法合成方法简单易行 30 小结探索更多的小分子与嵌段共聚物超分子自组装形貌所得模板用于离位合成纳米金属材料 探索其结构 性能与形貌的关系 引入更多的功能性或潜在功能性的金属前驱体原位合成纳米金属材料 探讨其结构与功能 31 三 研究内容 实施方案及可行性论证 主要研究内容 32 三 研究内容 实施方案及可行性论证 主要研究内容 33 三 研究内容 实施方案及可行性论证 离位合成纳米材料 34 三 研究内容 实施方案及可行性论证 原位合成纳米材料 35 三 研究内容 实施方案及可行性论证 主要研究内容制备PS b P4VP与官能团化的有机小分子自组装模板并调控其形貌讨论引入小分子结构 刚性结构 双键 的光致异构现象对于自组装复合物结构的影响 溶液及薄膜状态 软性链长度 氢键位点及电荷作用强度对自组装复合物形貌的影响利用引入小分子的官能团与金纳米粒子结合 制得模板形貌的金纳米结构测试所得金纳米结构的催化活性以及光学活性 36 三 研究内容 实施方案及可行性论证 实施方案 自组装模板形貌调控1通过不同有机小分子与PS P4VP在不同溶剂中自组装得到不同形貌的模板结构2通过调节自组装复合物浓度 溶剂退火条件 退火时间及退火溶剂 得到表面重铸的自主装模板结构 37 三 研究内容 实施方案及可行性论证 实施方案 金纳米材料制备1模板与预先合成的金纳米粒子结合2金纳米粒子在模板存在下还原与模板结合3制得复合物通过溶剂溶解 或者通过煅烧的方法去除模板 38 三 研究内容 实施方案及可行性论证 实施方案 金纳米材料的催化反应催化还原4 硝基酚 4 NP 4氨基酚 4 AP 在THF溶液中金纳米复合物粉体 膜的存在下使用硼氢化钠还原 39 四 可能遇到的困难 问题及解决途径 存在问题 设计有机小分子结构能否与嵌段共聚物自组装产生相分离的有序结