以金属凝胶为模板聚合物一维纳米结构的合成及溶液自组装

聚合物一维纳米结构的合成及自组装是近年来广受关注的前沿课题。本项目首先基于金属凝胶模板合成技术，探索各种因素对聚合物一维纳米结构形貌和尺寸的影响，通过研究合成反应机理、纳米结构控制方法及纳米微结构与宏观性能的关系，建立一种通用的聚合物纳米结构合成技术，并合成不同表面组成的聚合物一维纳米结构。其次，在聚合物一维纳米结构的基础上，通过金属凝胶的原位还原反应及无机前驱体的sol-gel反应，分别合成负载金属纳米颗粒的聚合物纳米管和一维聚合物-无机氧化物杂化纳米结构，通过界面相互作用的研究，建立新型的一维聚合物-无机杂化纳米材料合成技术。最后，以表面具有多重氢键基元的聚合物纳米棒为组装单元，在溶液中聚合物纳米棒基于多重氢键识别作用自组装成高级组装结构，研究多重氢键识别作用、溶剂、温度等因素对组装行为的影响，提出聚合物一维纳米结构自组装的机理。

本项目涉及一维（1D）聚合物微纳米结构的制备、结构、性能和功能，它包括三部分内容。在第一部分，采用银金属凝胶模板共聚合，在去除模板的条件下，制备了pH响应性的聚（N,N’-亚甲基双丙烯酰胺（MBA）-4-乙烯基吡啶）(P(MBA–4VP))和聚（MBA-丙烯酸）(P(MBA–AAc))一维纳米结构；并且在进行银离子还原的条件下，制备了负载银纳米粒子的P(MBA–4VP)和P(MBA–AAc)纳米线。这些聚合物可以吸附客体分子，含有吡啶基的聚合物可以吸附阿司匹林，所有的聚合物都可以吸附亚甲蓝。在紫外线照射下，亚甲蓝可被负载银纳米粒子的聚合物所降解，降解速率取决于银纳米粒子的含量和尺寸，以及亚甲蓝溶液的pH。在第二部分，以MBA自组装纤维作为模板和单体源，采用可逆加成断裂链转移（RAFT）聚合，分别制备了MBA微米管、含氟聚合物微米管和表面覆盖聚合物纳米线网络的聚合物微米管，并详细研究了产物的形态、结构及功能。在最后一部分，采用酰胺基之间的较强氢键作为结合力，构建了新的超分子聚合物，以多重氢键、离子键、疏水相互作用作为驱动力，分别构建了功能性超分子体系，包括宏观自组装有机凝胶、活性污泥载体及阿维菌素纳米水分散体。本研究进一步丰富了一维聚合物结构的制备技术，并有助于认识超分子作用与聚合物结构及性能之间的关系。