《高分子複合粘土納米管及其性質研究》是李翠萍為項目負責人，雲南大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：高分子複合粘土納米管及其性質研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 依託單位：雲南大學
- 項目負責人：李翠萍
項目摘要,結課摘要,
項目摘要
納米管可套用在可控釋放、熱/聲絕緣、智慧型流體、催化分離等眾多領域。針對目前納米管制備普遍存在的問題，本項目提出以廉價易得的粘土礦物-埃洛石納米管為模板，通過埃洛石納米管表面的原位複合、聚合接枝、高分子化學改性和功能物質複合等聯合技術製備結構、組成可控的複合功能納米管，並對其性質進行系統研究。主要圍繞聚合接枝改性複合方法，開展兩方面性質研究：1、潤濕性，以改性粘土納米管作為顆粒乳化劑，製備Pickering 乳液，通過不同的包覆方法，控制其結構和組成；2、敏感性，對粘土納米管進行選擇性溶解處理，在納米管壁造就納米孔通道，對孔通道及兩端進行敏感性處理，進行封裝物質、可控裝載及釋放的研究。這些工作尚未見文獻報導，可對埃洛石納米管的複合功能化提供一種普適的方法，同時可以指導開發更多功能的粘土礦物，從而提高我國豐富的非金屬粘土礦物資源的利用率。
結課摘要
本項目提出以廉價易得的粘土礦物-埃洛石納米管為模板，通過埃洛石納米管表面的原位複合、聚合接枝、高分子化學改性和功能物質複合等聯合技術製備結構、組成可控的複合功能納米管，並對其潤濕性能和敏感性能進行系統研究。在原位複合方面，通過調節體系pH值，常溫下一步製備了銳鈦礦型、銳鈦礦/金紅石混晶、金紅石型TiO2複合粘土納米管，避免了高溫煅燒所引起的TiO2晶粒尺寸的改變和粘土納米管結構改變等問題。進一步研究了光催化性能，結果表明：可見光下，銳鈦礦粘土納米管、銳鈦礦-金紅石混晶的粘土複合納米管的光催化性能均優於P25和粘土納米管，且銳鈦礦-金紅石混晶的粘土納米管光催化性能較強。將上述常溫液相製備結晶TiO2/粘土納米管的方法進一步延伸至其它結晶無機物及金屬、聚合物複合粘土納米管的製備中。在聚合物改性粘土納米管的製備、官能團轉化及凝膠化方面，圍繞ATRP製備了聚合物改性粘土納米管，並對聚合物改性的粘土納米管進一步改性衍生高分子凝膠，以凝膠特性誘導功能物質優先生長（如磁性金屬鎳納米顆粒、導電性聚苯胺、無機TiO2等），實現對其尺寸、組成、晶體結構的調控。在複合功能粘土納米管潤濕性能研究方面，發展了簡單可大規模生產製備Janus納米管和微膠囊的方法，具有普適性。通過常規的矽氧偶聯劑對粘土納米管的內/外表面同時改性，再通過HCl選擇性刻蝕內表面的Al2O3，得到內/外表面性質不同的Janus納米管，Janus納米管的空腔尺寸、形狀和潤濕性可通過刻蝕時間進行調控，同時可對其功能性和形狀進行衍生，製備出一系列複合的Janus納米管和納米片。以不同潤濕性的複合功能粘土納米管作為顆粒乳化劑，製備了Pickering 乳液，再結合溶膠-凝膠、溶劑揮發誘導相分離、界面聚合等手段，得到不同組成及結構的中空、實心、毛刺狀微膠囊。在複合功能粘土納米管敏感性能研究方面，利用酸選擇性地去除複合粘土納米管中的Al2O3，通過調節刻蝕時間，控制空腔和比表面積的大小。進一步利用化學方法對刻蝕粘土納米管進行化學改性，如矽烷偶聯劑改性並進行ATRP反應引入特定官能團，賦予敏感特性。利用回響型聚合物水凝膠的敏感特性控制聚合物交聯網路的膨脹和收縮，實現了粘土礦物負載型催化劑催化活性的調節和功能物質的可控裝載及釋放。
