聯系我們  |  網站地圖  |  English   |  移動版  |  中國科學院 |ARP
站內搜索:
首頁 簡介 管理部門 科研部門 支撐部門 研究隊伍 科研成果 成果轉化 研究生教育 黨建與創新文化 科普 信息公開 OA系統
科技信息
中山大學池振國、張藝課題...
我國科學家研發兼具散熱、...
研究揭示化學激光腔鏡薄膜...
科學家首次實現光開關分子...
FIE科研進展| 一種由玻璃...
《自然》增刊:中國在化學...
Advanced Materials: 調控...
Advanced Functional Mate...
Nano Select:高介電二維...
Small:高溫鈉-硫納米電池...
Small:結構可控的拓撲長...
這款電子功能材料具有“瘦...
Zeta電位對氣相二氧化硅分...
我國半導體與顯示產業發展...
日本核污染水背后那些“信...
現在位置:首頁>新聞動態>科技信息
Advanced Materials:超小單分散雜化納米粒子圖書館
發布時間: 2021-06-10 09:33 | 【 【打印】【關閉】

  

  圖1. 三嵌段聚合物PS200-PVP68-PEO113單膠束的掃描(a)和透射電鏡照片(b, c),電鏡照片顯示其超高的均勻性和單分散性,其粒徑約為58 nm。對單膠束進行PVP嵌段染色(d)和PEO嵌段染色(e)之后的透射電鏡圖片(可以觀察到PS-PVP-PEO膠束由內而外的三層結構)及對應模型(f),表明此類單膠束的“核(PS)-殼(PVP)-冠(PEO)”結構。該單膠束溶液前后放置兩年的光學照片和水合粒徑對比圖(g, h),說明其超穩定。單膠束在8種不同極性溶劑中分散所對應的粒徑分布圖(1-8:甲醇、乙醇、 乙二醇、水、 DMSO、二氧六環、 高濃度的DMF 和 THF)(i),由圖可知:單膠束可重新分散于多種不同極性溶劑,表明具有超高的熱力學穩定性。

  有機-無機雜化納米材料在太陽能電池、催化、傳感器、生物醫學等領域均存在廣泛應用,但精準合成單分散的超?。?lt; ~ 50 nm)有機-無機雜化納米粒子一直面臨著重大挑戰。近日,復旦大學先進材料實驗室趙東元院士和化學系李偉教授等人發展了一種熱動力學控制的聚合物單膠束基元制備新方法,成功地合成了單一均勻分布的、超穩定的聚合物單膠束。由該方法得到的 “核-殼-冠”結構嵌段聚合物單膠束為模板,他們成功地制備了一系列超?。?0~50 nm)的有機/無機雜化納米粒子。

  首先,他們通過RAFT方法設計合成了三嵌段共聚物聚苯乙烯-聚四乙烯基吡啶-聚環氧乙烷(PS-PVP-PEO)和聚苯乙烯-聚丙烯酸-聚環氧乙烷(PS-PAA-PEO);然后在極性、不良溶劑(如醋酸)中緩慢加熱至PS嵌段的玻璃化轉變溫度,促進難溶性PS嵌段在溶液中溶解,形成均勻的單膠束基元;他們巧妙地再降低至室溫,使PS嵌段交聯固化,得到了高穩定、單一均勻分布的、高質量的PS-PVP-PEO或PS-PAA-PEO單膠束基元(如圖1a-c)。這類高度均勻而分散的單膠束是通過傳統兩步法很難得到的(先添加良溶劑溶解,再添加不良溶劑誘導不良嵌段聚集形成膠束)。通過上述熱動力學控制合成新方法得到的單膠束非常穩定,并具有獨特的“核-殼-冠”結構(即PS為核,PVP為殼,PEO 為冠),并且這類仍可以在不同溫度(25-110 °C)、不同極性溶劑(H2O、CH3CH2OH、THF、DMF等)(如圖1i)中可以保持高的分散性和均勻性。以此類穩定的、具有“核-殼-冠”結構的單膠束嵌段聚合物單膠束基元為模板,將功能無機前驅物選擇性地吸附、成核和生長控制在PVP/PAA殼層(由于靜電相互作用),合成得到了穩定、單一分布的超小有機/無機雜化納米顆粒。同時,外部PEO冠層的存在,可以抑制得到的超小雜化納米粒子之間進一步交聯組裝成宏觀塊體材料。

  正是因為同時具有優異的穩定性與獨特的“核-殼-冠”結構,此類單膠束基元有效地避免了顆粒之間的團聚和聚合組裝,成為精準合成超小雜化納米顆粒的理想模板之一。例如:由此方法合成的超小SiO2基雜化納米顆粒,尺寸均勻、分散性好,粒徑(24-47 nm)和SiO2殼層厚度(2.0-4.0 nm)均可精準調控。該方法具有非常好的普適性,適用于制備多種單分散的、超小功能性有機/無機雜化納米粒子。他們利用該方法,成功地制備了膠束@聚合物、膠束@金屬氧化物(ZnO、TiO2、Fe2O3)、膠束@氫氧化物(Co(OH)2)、膠束@貴金屬(Ag)和膠束復合氧化物等雜化納米粒子。實驗證明,這類超小的SiO2基雜化納米顆粒作為仿生材料展現出優異的機械性能。

  研究者相信,此項研究將會為基于單膠束的精準合成打開了一扇窗戶,并為基于單膠束水平的控制合成提供了思路。這種基于單膠束基元合成的新方法,將會為未來創制新型的功能性材料(超小納米粒子、介孔材料以及組裝的多級材料等)奠定基礎。

  論文信息:

  General Synthesis of Ultrafine Monodispersed Hybrid Nanoparticles from Highly Stable Monomicelles

  Zaiwang Zhao, Xiao Wang, Xinxin Jing, Yujuan Zhao, Kun Lan, Wei Zhang, Linlin Duan, Dingyi Guo, Changyao Wang, Liang Peng, Xingmiao Zhang, Zesheng An, Wei Li*, Zhihong Nie, Chunhai Fan, Dongyuan Zhao*

  Advanced Materials 

  DOI: 10.1002/adma.202100820

  原文鏈接:https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202100820

  文章來源:materialsviewschina

  文章鏈接:https://www.materialsviewschina.com/2021/06/54501/

  特別聲明:本文轉載僅僅是出于傳播信息的需要,并不意味著代表本網站觀點或證實其內容的真實性;如其他媒體、網站或個人從本網站轉載使用,須保留本網站注明的“來源”,并自負版權等法律責任;作者如果不希望被轉載或者聯系轉載稿費等事宜,請與我們接洽。 

版權所有 中國科學院上海硅酸鹽研究所 滬ICP備05005480號-1
長寧園區地址:上海市長寧區定西路1295號 電話:86-21-52412990 傳真:86-21-52413903 郵編:200050
嘉定園區地址:上海市嘉定區和碩路585號  電話:86-21-69906002 傳真:86-21-69906700 郵編:201899