聚合物Janus纳米片的可控制备与性质研究

Janus nanosheets have two different compositions and structures, and have shown some unique performances and properties. They have gained growing interest and become a hot spot issue. Our group have reported the work about inorganic Janus nanosheets. Compared to inorganic Janus nanosheets, the polymeric Janus nanosheets are more flexible and can be easily functionalized, which will have an advantage in some areas. But till now an universal method to prepare polymeric Janus nanosheets for large-scale production has not been proposed. This project is going to develop a way of preparing polymeric Janus nanosheets in large-scale production; control the microcomponent and microstructure of the polymeric Janus nanosheets; functionalize the polymeric Janus nanosheets to gain functional polymeric Janus nanosheets, including magnetic responsibility, pH responsibility, temperature responsibility; investigate the property and the responsibility of the polymeric Janus sheets. This project will lay a foundation for the large-scale application of polymeric Janus nanosheets.

Janus纳米片具有两面不同的组成和结构，特殊的性能和广泛的应用前景使其成为材料科学的一个研究热点问题。本课题组前期在无机Janus纳米片开展了工作。相对于无机Janus纳米片，聚合物Janus纳米片更易于功能化，更易于调节相态结构，因此在某些领域更具优势,但目前尚未提出一种大批量制备聚合物Janus 纳米片的普适性方法。本项目将在本课题组发展的批量制备无机Janus纳米片的基础上，发展一种批量制备聚合物Janus纳米片的新方法；对聚合物Janus纳米片的微组成和微结构进行调控；对聚合物Janus纳米片进行功能化，获得多种功能性聚合物Janus纳米片，包括磁性、pH响应性、温度响应性等；研究聚合物Janus纳米片的性质以及各种响应特性。将为聚合物Janus纳米片的大规模应用奠定基础。

Janus纳米片具有两面不同的组成和结构，特殊的性能和广泛的应用前景使其成为材料科学的一个研究热点问题。本课题组前期在无机Janus纳米片开展了大量工作。相对于无机Janus纳米片，聚合物Janus纳米片更易于功能化，更易于调节相态结构，因此在某些领域更具优势,但目前尚未提出一种大批量制备聚合物Janus 纳米片的普适性方法。本项目在本课题组发展的批量制备无机Janus纳米片的基础上，发展了一种批量制备聚合物Janus纳米片的新方法；以极性固体颗粒蔗糖为模板，利用极性固体颗粒与非极性溶剂之间的界面，从聚合物单体出发，先构筑极性聚合物层，再构筑非极性聚合物层，两层间通过化学键联接，除去模板并将聚合物壳层破碎，即得到聚合物Janus纳米片。进一步拓展聚合物Janus纳米片的组分，获得系列两侧表面为不同组成的聚合物Janus纳米片。对聚合物Janus纳米片的微结构进行调控，包括片的大小、厚度以及两种不同聚合物的比例，得到的Janus纳米片的厚度由4nm-200nm可调，柔软的聚合物Janus纳米片可以弯曲折叠，能够比无机Janus纳米片和纳米颗粒更好的实现功能物质的包覆。在聚合物Janus纳米片的一侧或者两侧与其它材料进行复合，包括无机材料、半导体材料、磁性材料、导电材料、pH敏感材料、温度敏感材料等，拓展了聚合物Janus纳米片的组成和功能性。对聚合物Janus纳米片的性质进行研究，建立组成、结构与性质之间的关系。重点研究了双亲性聚合物Janus纳米片作为固体表面活性剂的作用，通过调节pH和温度可以控制乳液的稳定性，从而实现油水的可控分离与释放。此外，以聚苯乙烯中空微球为种子球模板，通过不同性质的硅烷偶联剂在壳层表面溶胶凝胶，在壳层界面构筑了Janus纳米材料，除去模板进一步得到Janus纳米片。在功能性聚合物Janus纳米片的基础上，制备了功能性聚合物纳米纤维，能够吸收各种有机溶剂快速形成凝胶，通过与磁性物质复合，实现了油水的快速分离和磁回收以及油的可控释放，可以用于废水处理。本项目的研究，解决了聚合物Janus纳米片的大批量制备问题，对聚合物Janus纳米片的大批量应用提供了基础。