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/10.1021/acsami.0c12299
