论文部分内容阅读
纳米球形聚电解质刷是一种聚合物链接枝在胶体颗粒表面具有核壳结构的高分子材料,由于其独特的结构和性能,受到了广泛的关注,可负载金属纳米粒子、蛋白质、酶等生物分子,在催化、生物等领域有潜在的应用价值。超临界二氧化碳(CO2)是目前应用最广泛的超临界流体,具有许多独特的性质,同时也是一种环境友好的反应介质。本文主要利用超临界CO2独特的抗溶剂效应来调节纳米球形聚电解质刷溶液的性能,从而诱导聚电解质刷和被吸附物的微相分离,进而使被吸附物质和聚电解质刷先后沉降,完成被吸附物的富集分离和聚电解质刷的分级回收。我们希望这种能有效分离和回收聚电解质刷的新方法能在科学研究和工业应用得到进一步的拓展。本文主要工作和相应结论如下：1.在制备了以聚苯乙烯为核,聚丙烯酸为链(PS-PAA)的纳米球形聚电解质刷的基础上,首先研究了PS-PAA-CO2-溶剂三元体系的相行为,考察了温度,PS-PAA的粒径和固含量对体系浊点压力的影响。研究结果表明,体系的浊点压力随着温度的升高而升高,随着聚电解质刷粒径的增大而减小,随着聚电解质刷固含量的增大而增大。通过控制压力可以对纳米球形聚电解质刷进行沉降分离,完成聚电解质刷的回收。通过压力调节完成多次循环过程后,PS-PAA粒径几乎与初始状态保持一致。然后在PS-PAA上原位生成银纳米粒子,通过CO2调节溶液的性能,使银纳米粒子与纳米球形聚电解质刷分级沉降,回收得到粒径分布均匀的银纳米粒子。2.采用纳米球形聚电解质刷(PS-PAA)作为载体来吸附蛋白质BSA,利用CO2来调节二者之间的相互作用。利用相态研究,动态光散射,zeta电位以及聚电解质刷对蛋白质的吸附量变化对整个过程进行示踪研究。研究发现,随着体系中CO2压力的不断升高,蛋白质与聚电解质刷首先形成聚集体,然后所形成的聚集体分散,最后蛋白质再从聚电解质刷上脱附。紫外光谱结果表明脱附的BSA基本保持了原来的活性,圆二色光谱和相关模拟计算结果表明,脱附的BSA的结构构象没有发生明显改变,说明该过程对BSA的活性、结构性能无损伤。脱附的蛋白质可以重新吸附在聚电解质刷上,以此可以实现利用压缩CO2的压力调控完成蛋白质与聚电解质刷的吸附-脱附循环过程。3.制备了以聚丁二烯为核,聚丙烯酸为链(PB-PAA)的纳米球形聚电解质刷,采用与1.中同样的研究方式,研究了PB-PAA-CO2-溶剂三元体系的相行为,其结果与PS-PAA的结果一致。与此同时,我们研究了溶剂中水的含量对体系的影响,体系的浊点压力随着水含量的增加而增加。结果说明超临界CO2对纳米球形聚电解质刷的沉降应用有着良好的普适性。随后在PB-PAA上原位制备了银纳米粒子,研究了在氯离子和CO2协同作用下对银纳米粒子的刻蚀效果。研究表明,在无CO2的情况下,氯离子在银纳米粒子的表面形成一层AgCl,使其紫外吸收峰发生红移；在无氯离子的情况下,CO2诱导PB-PAA链的收缩,导致银纳米粒子之间的距离减小,使银纳米粒子的紫外吸收峰发生红移；在氯离子和CO2协同刻蚀作用下,负载在PB-PAA上的银纳米粒子的紫外吸收峰发生蓝移,透射电镜图观察到银纳米粒子周围形成纳米簇。