从胶体颗粒、胶体晶体为模板制备中空微球和大孔材料.pdf

高分子材料科学与工程研讨会 从胶体颗粒、胶体晶体为模板制备中空微球和大孔材料 ． 曹维孝，丛海林，杨凌露 ( 北京大学化学与分子工程学院，北京1 0 0 8 7 1 ) 中空球、孔材料在催化、吸附、生物传感器、药物释放、光子晶体等方面有很重要的应 用它们的一种制备方法是以胶体颗粒或胶体晶体为模板本文简要介绍我们实验室用胶体 颗粒、胶体晶体为模板制备中空球、孔材料的一些结果本文由于篇幅所限只介绍孔材料的 制备 孔材料采用胶体晶体为模板制各胶体晶体通常由粒径窄分布( 最好是单分散) 的微米、 亚微米颗粒制备微米、亚微米粒径的颗粒可用乳液聚合、分散聚合或种子扩展聚合制备 常被选要的材料是聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯或它们的共聚体本文用的主要是由无皂乳 液聚合制备的聚( 苯乙烯．甲基丙烯酸甲酯．甲基丙烯酸丙基磺酸钾) ( P ( S ．M M A ．S P M A P ) ) 亚微米颗粒( 图1 ) P ( S - M M A ．S P M A P ) 胶体晶体：胶体晶体的制备采用垂直基片法：单晶硅为基片，垂直插入 P ( S ．M M A ．S P M A P ) 乳液中( 2 ．5m g ／m L ) 。

室温下随着乳液中水分不断挥发，乳胶颗粒会在毛 细管力的作用下在基片上形成三维有序的胶体晶体( 图2 ) 三维有序大孔材料：以C d T e 和C d S e 荧光大孔材料为例制备如下：3 ．5m LC d T e ( 或C d S e ) ( 2 ．5 X1 0 4 M ) 的水分散液与3 5pL 单分散P ( S ．M M A ．S P M A P ) 颗粒的乳液( 1 2 0m g ／m L ) 的混合液( 1 0 m J 容器) 中竖直插入S j 片( 1 0 X1 0 lI l q l r I l 3 ) 室温下随水自然挥发，在形成P ( S - M M A - S P M A P ) 颗粒胶体晶体的同时，C d T e ( 或C d S e ) 会填入胶体晶体的空隙中用四氢呋喃溶解除去胶体晶 体之后，即得到三维有序的C d T c 和C d S e 荧光大孔材料( 图3 ) D N A 的三维有序大孔材料：利用上述的垂直基片法使D N A 分子填入胶体晶体的缝隙之中 为了增强孔骨架的强度，在填入D N A 分子的同时引入热敏的重氮树脂作为交联剂除去胶体 晶体模板后得到D N A 的三维有序大孔材料( 图4 ) 。

图1 胶体颗粒图2 胶体晶体图3 C d S c 孔材科 图4D N A 孔材科 应用类似方法制备了手性聚苯胺颗粒的大孔材料由于手性聚苯胺颗粒比较大，不容易 形成孔结构材料，我们采用了两种稳定手性聚苯胺颗粒( C P A C ) 的方法一种是利用热敏重 氮树脂( D R ) 对C P A C 的表面进行修饰．然后将修饰后的C P A C 填充入胶体晶体的空隙中 再经过热处理将胶体品体模板除去，得到C P A C 的大孔材料( 图5 ) 另一种是用溶胶一凝胶 方法，用形成的S i 0 2 进一步加固孔架结构( 图6 ，7 ) 此外我们还制备了纳米金、水溶性无机盐、聚．( N ．异丙基丙烯跣胺) 带的三维有序大孔 l O 高分子材料科学与工程研讨会 材料，不再叙述 图5 聚苯胺孔材料( D R 增强) 图6 聚苯胺孔材料( 再T i 0 2 增强)图7 图6 的放大 参考文献 【1 】L i n g l uY a n g , W e i x i a oC a o ，R o b u s tM a c r o p o r o u sM a t e r i a l so fC h i r a lP o l y a n i l i n eC o m p o s i t e s ． C h e m i s t r yo f m a t e r i a l s 。

2 0 0 6 ，18 ：2 9 7 ． 【2 】杨凌露，从海林，曹维孝．无皂乳液聚合制备单分散P ( S —M M A S P M A P ) 颗粒．蔚分子学 援2 0 0 5 ，2 2 3 ． 【3 】H a i l i nC o n g , W e i x i a oC a o ．C o l l o i d a lc r y s t a l l i z a t i o ni n d u c e db yc a p i l l a r yf o r c e ．L a n g m u i r , 2 0 0 3 ， 1 9 ：8 1 7 7 ． 【4 】丛海林，曹维孝．胶体晶体中的两种排列方式及堆积模式．房鲁学：慰纪学弓锻2 0 0 3 ，2 4 ( 8 ) ： 1 4 8 9 ． H o l l o ws p h e r e sa n dm a c r o p o r o u sm a t e r i a l sp r e p a r e dw i t hc o l l o i d so r c o l l o i d a lc r y s t a la st e m p l a t e C a oW e i x i a o ，C o n gH a i l i a n ， Y a n gL i n l u ( C o l l e g eo fC h e m i s t r ya n dM o l e c u l a rE n g i n e e r i n g ，P e k i n gU n i v e r s i t y ， B e i j i n 9 1 0 0 8 7 1 ，C h i n a ) A b s t r a c t ：H o l l o ws p h e r e sa n dm a c r o p o r o u sm a t e r i a l sc a l lb ep r e p a r e du s i n gc o l l o i d sa n d c o l l o i d a lc r y s t a la st e m p l a t e ．I nt h i sp a p e rW ei n t r o d u c et h e3 Do r d e r e dm a c r o p o r o u sm a t e r i a l so f C d T e ，C d S e ，D N A ，c h i r a lp o l y a n i l i n ee t c ．w e r ep r e p a r e dw i t ht h et e m p l a t eb u i l tu pf r o mn a r r o w d i s p e r s e dP ( S M M A - S P M A P ) c o l l o i d s ． K e y w o r d s ：C o l l o i d a lc r y s t a lT e m p l a t eM a e m p o m u s m a t e r i a l 。