基于膦腈的有机无机杂化交联聚合物自组装及其功能化

Developing new method and process for fabrication of nano materials is of significant implication for nanotechnology to be practically used. On account of the current complicated process for fabrication of organic-inorganic hybrid nano materials and hardness for further functionalization, the project is aim to prepare amino-group containing polyphosphazene nanospheres and investigate the intrinsic law of interaction among assembling units during the process of self-assembly, based on the previous studies of the project applicants on the self-assembly preparation of novel organic-inorganic hybrid polyphosphazene micro/nano materials, which will provide a new method for preparation of functionalized organic-inorganic hybrid micro/nano materials. The project will combine the advantage of electron-rich primary amine groups strongly binding electron-deficient nitroaromatics, with the intrinsically fluorescent feature of polyphosphazene micro/nano materials, and prepare the primary amine group containing fluorescence-based nitroaromatic sensors by one-pot method, which can promote the practical application of fluorescence-based chemical detection. Moreover, the project will also prepare the polyphosphazene-modified rare-earth up-converting materials based on the nature of easily encapsulating other nanoparticles for polyphosphazene micro/nano materials, and further prepare novel core-shell up-converting nanoparticles owning both the remarkable rare-earth up-converting performance and good dispersibility. The polyphosphazene-modified rare-earth up-converting materials will be further modified easily. The project will provide a new approach for functionalization of nano materials.

探索纳米制造的新工艺、新方法对于推进纳米科技走向应用具有重要意义。本项目针对现有有机无机杂化纳米材料制备工艺复杂、难以进一步功能化能等不足，依托项目申请人在新型有机无机杂化膦腈微纳米材料自组装制备领域的前期研究工作，制备富含氨基官能团的聚膦睛纳米球，研究自组装过程中组装基元间相互作用的本质和规律，为功能化有机无机杂化微纳米材料的制备提供一种新方法。利用富电子的伯胺基团能够强烈吸附缺电子硝基化合物的特性，结合聚瞵睛纳米材料本身所具有的荧光特性，一步制备具有伯胺基团的硝基芳香化合物荧光传感器，推进荧光化学检测技术走向应用。同时，利用瞵睛微纳米材料易于表面包覆改性其他微纳米材料的特性，将其用于表面改性稀土上转换材料，制备兼具优异上转换性能和较好分散性能、易于进一步表面化学修饰的核壳结构上转换纳米粒子，为纳米材料的功能化提供一种新途径。

中文摘要 （800字）. 探索纳米制造的新工艺、新方法对于推进纳米科技走向应用具有重要意义。本项目针对现有有机无机杂化纳米材料制备工艺复杂、难以进一步功能化化等不足，制备了多种富含氨基官能团的聚膦睛纳米球，并研究获得了自组装过程中组装基元间相互作用的本质和规律，为功能化有机无机杂化微纳米材料的制备提供了一种新方法。同时，利用富电子的伯胺基团能够强烈吸附缺电子硝基化合物的特性，结合聚瞵睛纳米材料本身所具有的荧光特性，一步制备得到了具有伯胺基团的硝基芳香化合物荧光传感器，具有优良的荧光发射性能。同时，利用瞵睛微纳米材料易于表面包覆改性其他微纳米材料的特性，将其用于表面改性稀土上转换材料，制备获得了兼具优异上转换性能和较好分散性能、易于进一步表面化学修饰的核壳结构上转换纳米粒子，为微纳米的表面纳米制造提供了一种新基元，为纳米材料的功能化提供了一条新途径。 利用聚膦睛纳米材料高度交联的结构特点，以所制备的聚膦睛纳米材料为前驱体，制备出了富含杂原子的碳纳米材料，为富含杂原子的碳纳米材料的制备提供了一条新途径。将此杂原子掺杂的多孔碳纳米管应用于超级电容器电极材料以及氧气还原电催化，均具有较好的性能。以复配囊泡体系为模板，通过聚膦腈优异的表面构筑性能，可控制备了高度交联的有机无机杂化聚膦腈空心微球，拓展了聚膦腈的研究领域。以该聚膦腈空心微球为前驱体，通过碳化、活化过程，制备了杂原子掺杂的多孔碳空心微球。将该碳空心微球用于超级电容器电极材料，具有优良的性能，为超级电容器电极材料的选择提供了新思路。通过在聚膦腈纳米管以及聚膦腈修饰的碳纳米管表面分别引入过渡金属化合物（乙酸锰、乙酸钴、乙酸镍），可控制备了过渡金属磷化物修饰的杂原子掺杂碳微纳米材料将其用作氧气还原电催化剂，取得了良好的催化效果，为设计新型高效氧气还原催化剂开辟了新的途径。