多功能化空心微球的選擇與控制性製備新方法研究

《多功能化空心微球的選擇與控制性製備新方法研究》是依託陝西師範大學，由鄧字巍擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：多功能化空心微球的選擇與控制性製備新方法研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：鄧字巍
• 依託單位：陝西師範大學

項目摘要

本項目擬採用多巴胺氧化自聚合的仿生修飾，結合相同水介質下的選擇性刻蝕，構建一種工序簡單、可控性強、環境友好的多功能化空心微球製備新方法。利用多巴胺常溫弱鹼性水介質中的氧化自聚合，在模板SiO2微球或複合微球表面實施仿生修飾，形成粘附性聚多巴胺；實現對模板微球表面層的保護性修飾，並提高其抵禦外來刻蝕劑侵蝕溶解的能力；通過升高反應體系溫度，弱鹼性水介質轉換成刻蝕劑，並滲透到聚多巴胺修飾的微球內部進行選擇性刻蝕空化，實現空心微球的可控性製備；利用聚多巴胺中鄰苯二酚基團的活性作用，在空心微球表面通過不同的功能化途徑引入功能性物質，實現空心微球的多功能化。通過探究多巴胺仿生修飾協同選擇性刻蝕，調控空心微球形成的作用機理，為仿生方法套用於空心結構材料製備提供理論基礎。研究空心微球組成、結構與性能之間的構效關係，考察其在不同領域中的套用，為製備結構和性能協調統一的功能材料提供理論依據。

結題摘要

具有中空結構的空心微球作為一種新型功能材料，自身具有比表面積大、密度小、表面可滲透性以及內部空間大等特性，使得它們在催化、生物醫藥、光電器件、儲能與能源轉換、環境保護等諸多領域都有重要的套用前景。儘管早期研究工作在空心微球的製備及套用等方面取得了長足進步。但如何通過一種操作過程簡便、可控性強、環境友好的方法來製備空心微球；如何通過自身結構、成分調整或表面修飾等措施賦予空心微球整體多功能化，並能滿足人們對各種特殊性能材料的套用需求等，仍存在諸多問題亟待解決。 基於上述考慮，本研究項目採用多巴胺氧化自聚合的仿生修飾，結合相同水介質下的選擇性刻蝕，構建出一種工序簡單、可控性強、環境友好的多功能化空心微球製備新方法。利用多巴胺常溫弱鹼性水介質中的氧化自聚合，在模板膠體微球（例如：SiO2、聚苯乙烯、密胺樹脂微球）或複合微球表面仿生修飾上粘附性聚多巴胺；並實現模板微球表面層的保護性修飾，賦予微球表面層抵禦外來刻蝕劑侵蝕溶解的能力；而當升高反應體系溫度，弱鹼性水介質將轉換成刻蝕劑，在聚多巴胺修飾的微球內部進行選擇性刻蝕空化，形成空心微球；藉助聚多巴胺層中鄰苯二酚活性基團的作用，將不同功能性物質（例如：金屬、無機化合物、有機小分子或聚合物）通過不同功能化途徑，引入到微球表面，實現空心微球的多功能化。並考察了多功能化空心微球的相關性能（例如：催化、光催化、超疏水、SERS等）及套用。 本研究項目提出了在相同水介質環境中，多巴胺對模板微球表面的仿生修飾與選擇性刻蝕技術相結合，構建出一種工序操作簡單、可控性強、環境友好型的空心微球製備新方法。而且，通過聚多巴胺作為後續功能化反應平台，實現了空心微球多功能化。本研究工作促進了多功能化空心微球材料在光電器件、催化、生物醫學等領域中的套用。為多功能化空心微球材料的製備和套用提供了一種新思路和新方法，具有很強的創新性、科學理論意義和套用研究價值。