氢键层-层自组装膜的功能化

摘要

静电自组装和氢键自组装膜都被应用于制备金属颗粒的纳米反应器，其中静电自组装多层膜中可以含有不同量的用于结合金属离子的羧酸基团，而且结合金属离子后的膜较稳定，但缺点是不能含有大量羧酸基团，这是由于当有大量羧酸基团存在时，很难实现静电层-层自组装。氢键自组装膜可以含有大量的羧酸基团，但结合金属离子后，膜中的氢键被破坏，膜的稳定性下降，需要先交联再结合金属离子。
　　 本论文以未交联的氢键LBL膜聚乙烯基吡咯烷酮/聚丙烯酸(PVPON/PAA)膜为还原银离子的纳米反应器，研究银离子的引入对PVPON/PAA膜结构的影响，为用于纳米反应器的氢键自组装膜的设计提供新思路；制备含银的PVPON/PAA膜，通过UV光照，原位合成不同尺度的银纳米粒子，将银纳米粒子的光电功能引入膜中，赋予自组装膜新的特性。
　　 将氢键LBL膜PVPON/PAA浸在AgNO3水溶液中，通过Ag+与膜中羧酸基团上的H之间的离子交换，可将Ag+引入膜中。Ag+通过配位作用与PVPON结合，同时，通过静电吸引与PAA作用，含银膜在水中的稳定性提高。将含银膜浸入酸中，可以使Ag+很容易地卸载下来。这种负载和卸载可循环多次。利用UV365nm光照还原可以得到在LBL膜中分布均一、粒径约为10nm的球形银纳米颗粒。通过对Ag+的负载量、UV光照距离和光照时间的进一步控制，无论在水中还是在干态下光照，首次发现LBL膜PVPON/PAA-Ag中均可生成具有尺寸依赖性的荧光银纳米簇。利用UV-vis光谱和荧光光谱，可跟踪LBL膜中银纳米簇的生长和聚集过程。干态下光照还原，可更有效地控制膜中银纳米簇的生长和聚集。制备的荧光膜在暗室下可稳定存放一个月甚至更长时间。