咪唑类离子液体聚合物及其纳米复合物的制备与性能研究

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咪唑类离子液体聚合物作为一种新型的阳离子聚电解质,突破了传统聚电解质的酸碱离子范畴,在生物医用领域、导电领域、化学传感等领域展示了广阔的应用前景。合成新型的离子液体单体,制备具有新型结构与功能的离子液体聚合物,研究这类阳离子聚电解质的性能,探索聚合物及其纳米复合物的功能,是离子液体制备与应用研究的热点之一。  本文由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与咪唑经Michael加成反应制得三咪唑基酯作为A3单体,再与二卤代烃(B2单体)季铵化反应制备得到主链含咪唑的聚咪唑酯型超支化聚离子液体(HPIL)。用核磁共振氢谱(1HNMR),傅里叶变换红外光谱(FT-IR),凝胶渗透色谱(GPC)等分析、测试手段表征了聚离子液体的结构;热重分析(TGA)显示其具有高的分解温度。该水溶性超支化聚离子液体具有静电稳定作用和空间稳定作用,可用作制备纳米银时的稳定剂。通过调节稳定剂HPIL的分子量和银离子的浓度,可制备得到具有不同分散性和尺寸的银纳米粒子。透射电镜(TEM)、紫外-可见光谱(UV-vis)等分析手段表明制得的纳米银粒径均一,分散均匀,稳定性好。  阴离子为溴离子的水溶性聚离子液体HPIL-Br通过与双三氟甲磺酸亚胺锂(LiTFSI)进行阴离子交换反应,制得疏水性的聚离子液体HPIL-TFSI。将聚离子液体HPIL-TFSI的乙酸乙酯溶液与CdTe量子点水溶液相互混合,通过相转移法,利用聚离子液体上带正电荷的咪唑阳离子与带负电荷的巯基乙酸稳定的量子点之间的静电相互作用,成功制备了CdTe/聚离子液体纳米复合物。制备方法简单,无需配体交换,最大程度的保持了量子点的荧光性能。荧光光谱(PL)、UV-vis、FT-IR等分析表明该纳米复合物具有荧光发射性能。  采用Hummers方法制备了氧化石墨(GO),通过聚离子液体HPIL水溶液与GO超声共混,利用分子间作用和离子间相互作用,制备GO/超支化聚离子液体纳米复合物。FT-IR、 UV-vis、 TGA和X-射线衍射(XRD)等方法证明GO和HPIL有效结合,并且GO的加入可提高HPIL的热稳定性。  本文还制备了基于咪唑的半互穿网络聚合物(Semi-IPN或SIPN)。咪唑依次与丙烯酸甲酯及2-氯乙醇反应,生成1-(3-甲氧基-3-氧丙基)-3-(2-羟基乙基)-咪唑氯离子液体,再经自缩聚反应得到主链含咪唑的线性聚离子液体,作为SIPN的第一组分。在第一组分存在条件下,加入第二单体丙烯酰胺和交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺的水溶液,通过热引发或光引发聚合,制备得到SIPN。将该半互穿网络聚合物在CdTe量子点水溶液中浸泡,可以得到能发射不同荧光的纳米复合水凝胶。通过1H NMR、FT-IR、PL等分析手段表征了该纳米复合水凝胶的结构并初步探索了其荧光性能。
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