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氨基修饰的硅量子点在可见光诱导表面PET—RAFT聚合的双功能研究
2020-09-17  来源:高分子科技

  郑州大学工程塑料研究室庞新厂教授团队近日在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊上发表了题为“Dual Roles of Amino-Functionalized Silicon Quantum Dots (SiQDs) for Visible-Light-Induced Surface-Initiated PET-RAFT Polymerization on Substrates” 的研究论文。

  光诱导能量/电子转移可逆加成-断裂链转移(PET-RAFT)聚合因其清洁、廉价、可再生等特点而受到广泛关注。而开发低毒性和环境友好性的光催化剂仍有很大的挑战性。研究者首次利用硅量子点(SiQDs)作为光催化剂进行了PET-RAFT聚合。硅量子点(SiQDs)是一种半导体纳米晶,具有良好的生物相容性、原料丰富、成本低廉、合成工艺简单以及电子和空穴能量较高、分离较好等优点。如图 1 所示,该聚合不仅具有优异的时空控制能力,而且另外引入电子供体(TEA)可以明显提高聚合速率。

图1. 蓝光(λmax=460nm)照射下,在DMSO中加入不同量的TEA(0,6 equiv.)进行SiQDs催化MMA的PET-RAFT聚合。(a)ln([M]0/[M]t)vs Time;(b)Mn vs Conversion。


  SiQDs表面的氨基为更加便捷地进行基材表面引发PET-RAFT聚合提供了可能,即硅量子点作为羟基化基材(羟基化硅片)与链转移剂(CPADB)之间的桥梁,进行PET-RAFT聚合制备聚合物刷。如图 2a所示,硅量子点一端通过静电相互作用与基材结合,另一端通过氨基与羧基反应与链转移剂结合,从而进行原位催化基材表面引发的光诱导PET-RAFT聚合。更有趣的是,SiQDs涂覆的基材也可用作PET-RAFT可循环回收的光催化剂(如图 2b)。因此SiQDs有望成为各种光诱导聚合物合成体系的候选光催化剂。

图2. (a)基材表面接枝聚合物刷示意图;(b)对硅量子点涂覆的基材进行循环催化利用示意图。


  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2018级硕士研究生王琦,共同一作为2017级硕士研究生胡玲娟,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/10.1021/acsami.0c12299

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