郑州大学工程塑料研究室庞新厂教授团队近日在《Polymer Chemistry》期刊上发表封面文章“Size Effect of Semiconductor Quantum Dots as Photocatalysts for PET-RAFT Polymerization”。

  半导体量子点（QDs）具有稳定的光学性能和高效的电子转移速率。基于该固有特性，其作为催化剂，被应用到光诱导电子或能量转移驱动的可逆加成-断裂链转移（PET-RAFT）反应中，并逐渐受到广泛的关注。而QDs的量子尺寸效应对光吸收和电子转移具有显著的影响。但是，该领域的早期研究中，缺乏对量子尺寸效应的讨论。因此，研究者选取CdSe QDs作为催化剂，并制备不同尺寸的QDs，进行PET-RAFT聚合的动力学研究。实验结果表明，随着QDs尺寸的增加（图 1 a），增长速率常数（k_p^app）逐渐变大，聚合速率明显增加（图 1 d），实验所得分子量与理论分子量更加接近（图1c），即活化效率（I*=M_n,th/M_n,GPC）的值更接近1。因此尺寸较大的R QDs使得该可控自由基聚合体系更加理想。随之，在催化剂为R QDs条件下，继续探讨了不同光照波长、溶剂极性等因素对PET-RAFT聚合的影响。

图 1. 不同尺寸QDs的紫外可见光吸收（UV/Vis）光谱和光致发光（PL）光谱（a），和蓝光（λ=465 nm）下，不同尺寸CdSe QDs催化MMA的PET-RAFT聚合的动力学研究：（b）ln([M]₀/[M]_t) vs time；（c）Mn vs monomer conversion及（d）平均聚合速率的变化趋势（conversion/time, 红色条形柱）和k_p^app（黑色条形柱）。

  本项研究依托河南省活性聚合与功能纳米材料国际联合实验室。论文的第一作者为2016级博士研究生梁亚超，共同一作为2017级硕士研究生马欢欢，通讯作者为郑州大学材料科学与工程学院、河南省资源与材料工业技术研究院乔晓光博士和庞新厂教授。该工作得到了国家自然科学基金项目（U1804128，51973201和51703206），111计划（D18023），国家重点研发计划项目（2017YFB0307600），以及河南省博士后研究计划项目（1901007）的资助。

  论文链接： https://doi.org/10.1039/D0PY00588F