单分散键合型含铕聚苯乙烯微球的制备与荧光传感性能

制备了一种可定性定量检测水溶液中三价铁离子的含铕聚苯乙烯微球, 分别用固体核磁碳谱(¹³C CP/MAS NMR)、 傅里叶变换红外光谱(FTIR)、 X射线光电子能谱(XPS)、 扫描电子显微镜(SEM)、 透射电子显微镜(TEM)、 元素分析、 粒度分析和ζ电位分析等对其化学组成和结构形貌进行表征. 当铕配合物单体用量低于2.5%时, 可以得到稳定的单分散键合型含铕聚苯乙烯微球. 用紫外光激发时, 该含铕聚苯乙烯微球发射铕离子的特征红光. Fe³⁺能猝灭该微球的荧光, 酸根离子和其它金属离子对其干扰较少; 猝灭效率与Fe³⁺浓度在0~300 μmol/L浓度范围内均呈线性关系; 随着铕配合物单体用量的增加, 微球的荧光增强, 其在检测Fe³⁺的荧光时, 猝灭常数(K_SV)增加, 检测限(LOD)下降. 调节铕配合物单体的用量, 可获得热性能优异、 红光发射强度高且稳定性好的单分散聚苯乙烯荧光微球, 对Fe³⁺荧光检测显示出较高的选择性, 在生物检测和环境保护等领域具有较高的应用价值.     

一种聚苯乙烯荧光微球的制备及发光机理研究

以聚苯乙烯(PS)微球为基质,与乙酰氯通过Friedel-Crafts反应得到具有荧光性质的乙酰化聚苯乙烯微球(PS-AC).红外光谱(FTIR)分析表明苯环上已成功偶联了乙酰基.我们推测PS-AC微球的荧光现象是由聚苯乙烯分子链中的苯环与羰基双键通过π-π共轭形成的刚性平面结构引起的.为了验证该发光机理,以乙基苯和乙酰氯为原料通过Friedel-Crafts酰基化反应合成了一种与荧光微球发光基团具有相似结构的小分子化学物-对乙基苯乙酮.荧光发射光谱分析表明,对乙基苯乙酮与荧光微球在350~400 nm范围内激发光源的激发作用下都能在400~600 nm范围内产生稳定的荧光发射峰.而紫外-可见吸收光谱表明,与PS微球、乙基苯和乙酰氯相比,PS-AC微球与对乙基苯乙酮在300~400 nm范围内出现了新的吸收带,属于新形成的共轭体系的吸收.这种新的共轭体系可以将微球吸收的紫外光或紫光转变成可见的荧光.以上实验结果表明,本研究制备的荧光微球的发光现象是由苯环π键与羰基双键的共轭作用产生的.     

水杨羟肟酸功能化聚苯乙烯的制备及其与Tb(Ⅲ)离子配合物的荧光发射特性初探

凭借氯甲基化的聚苯乙烯(CMPS)与水杨羟肟酸(SHA)之间的Friedel-Crafts烷基化反应,使SHA键合在聚苯乙烯(PS)的侧链上,制备了改性聚苯乙烯(SHA/PS)。再使SHA/PS与Tb(Ⅲ)离子配位,制得高分子-稀土配合物Tb(Ⅲ)-SHA/PS。采用红外光谱对其结构进行了表征,考察了影响SHA与CMPS之间Friedel-Crafts烷基化反应的主要因素。结果表明,当催化剂SnCl4用量为0.06 mL,35℃反应18h时,SHA/PS上SHA的键合率高达33.1%。Tb(Ⅲ)-SHA/PS配合物不仅具有与Tb(Ⅲ)离子相似的荧光光谱,而且SHA/PS配体对Tb(Ⅲ)离子产生了显著的Antenna效应,使其荧光强度大幅增强。     

静电层层自组装制备聚苯乙烯微球(核)/MCM-41纳米粒子(壳)阶层结构复合微粒

采用聚苯乙烯磺酸钠(PSS)和聚二烯丙基二甲基氯化铵(PDDA)两种聚电解质, 通过静电层层自组装成功地将MCM-41介孔二氧化硅纳米粒子包覆到聚苯乙烯(PS)微球表面. 实验结果表明, 当以尺寸为1.4 μm的PS微球为核时, 包覆了两个聚电解质双层(PDDA/PSS)2的PS(PDDA/PSS)2(PDDA/MCM-41)复合结构微粒与包覆了一个聚电解质双层(PDDA/PSS)的PS(PDDA/PSS)(PDDA/MCM-41)复合结构微粒相比, 复合结构微粒之间的交联程度降低, 但是MCM-41纳米粒子在聚苯乙烯微球表面的包覆都比较松散, 且产物中存在大量杂质. 而当以尺寸为5 μm的聚苯乙烯微球为核时, MCM-41纳米粒子紧密地包覆在聚苯乙烯微球表面, 复合结构微粒之间只有少量桥连物, 且产物中杂质很少.     

模板法制备聚苯乙烯/聚4-乙烯基吡啶功能微球

以工业化的聚苯乙烯中空微球为模板,利用种子乳液法合成了粒径均一的功能化中空聚苯乙烯/聚4-乙烯基吡啶(PS/P4VP)微球,改变制备条件可以控制功能基团4-乙烯基吡啶(4-VP)在聚苯乙烯微球表面的分布.合成的微球在水和有机溶剂如二氯甲烷、乙醇、乙腈等中有良好的分散性,并能促进油水体系混溶.     

氖气在聚乙烯醇多层塑料球壳内的渗透性能

采用乳液法结合等离子体涂层制备聚苯乙烯(PS)-聚乙烯醇(PVA)-辉光放电聚合物(GDP)多层塑料空心微球。通过测量不同充气平衡时间和平衡温度下球内气体的总量研究了氖气对塑料球的气体渗透系数。研究表明,当充氖温度为60、70、80、90℃时,微球充气平衡的时间分别为70~100 h、50~90 h、30~60 h,20~40 h。室温(25℃)时氖气对塑料球的渗透系数为0.5×10~19~2.0×10~19mol/(m·s·Pa),对于直径300μm,PVA壁厚2μm的微球,充Ne后的保气半寿命约3~12 d。当外压为4 MPa,平衡温度为80℃时,球内可充氖2.6~3.2 MPa。     

应用基因遗传算法优化单分散荧光微球制备工艺

以偶氮二异丁腈为引发剂,乙醇为反应介质的单分散聚合法制得了粒径为4.5μm的高度单分散聚苯乙烯(polystyrene)微球.用三氯甲烷和正丙醇将PS微球溶胀,同时吸附荧光素-罗丹明和吖啶橙,制得的微球在荧光显微镜下可观察到被激发出红、绿、蓝等多种颜色的荧光,其发射光谱范围为505到610nm.红外光谱分析表明荧光素被吸收到PS微球内部,而表面没有检测到残余荧光素.从平行试验数据中选出几组最佳条件,采用基因遗传算法优化了溶胀过程中的反应参数,在第六代时得到一组最优反应条件,即10%(wt)的三氯甲烷,15 mmol的荧光素(其中含有33%的吖啶橙),溶胀时间为24h.     

聚苯乙烯/银核/壳复合微球的制备及其表征

通过分散聚合法制备了单分散性好,粒径均一的聚苯乙烯(PS)微球.以PS微球为核,用浓硫酸进行表面改性,使其表面带有负电.加入一定量的[Ag(NH3)2]+溶液,由于静电吸引,使其吸附在PS微球表面,通过化学还原的方法制备了PS/Ag核/壳结构复合微球.采用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(IR)、X射线衍射(XRD)以及紫外-可见光谱对PS/Ag复合微球进行表征.结果表明:通过PS微球的表面改性,在其表面引入了磺酸基团,提高了微球表面的电负性和亲水性,对包覆过程起到了很好的促进作用;通过稳定剂(PVP)和不同还原剂(一缩二乙二醇DEG和乙二醇EG)的使用,形成的PS/Ag核/壳复合微球形貌不一样,同时研究表明制备出的PS/Ag复合微球可以用于催化剂催化还原有机染料溶液,表现出很好的催化活性.     

室温沉淀聚合制备单分散聚苯乙烯微球

采用沉淀聚合的方法以乙醇/水为混合溶剂、K_2S_2O_8/NaHSO_3为引发剂,室温下引发苯乙烯聚合制备了单分散的聚苯乙烯(PS)微球.研究了反应时间、引发剂用量、反应溶剂中乙醇与水的比例、搅拌速度对聚苯乙烯微球的收率及形貌、单体转化率的影响.结果表明,聚苯乙烯微球的单体转化率、微球的收率和粒径随着反应时间的延长而增加,反应12 h后趋于稳定;当增加引发剂的用量,聚苯乙烯微球的单体转化率、微球的收率和粒径都有所增加,K_2S_2O_8与Na HSO_3用量分别在≤2.0%和1.3%时,能够得到单分散的聚苯乙烯微球;随着反应介质中水含量的增加,聚苯乙烯微球的单体转化率、微球的收率先增加后降低,单分散性变差,水含量在≤40%能够得到单分散的微球;搅拌速度从600 r/min增加到1200 r/min时,微球粒径、收率与单体转化率几乎没有变化.并初步研究了聚苯乙烯微球的形成机理.     

聚苯乙烯/银纳米粒子复合微球的合成及催化性能

首先通过乳液聚合和浓硫酸酸化制备表面富含磺酸根的磺化聚苯乙烯(PS)微球(直径532 nm),再用其静电吸附[Ag(NH_3)_2]~+离子,最后采用聚乙烯吡咯烷酮还原表面吸附的[Ag(NH_3)_2]~+离子,得到了负载银纳米粒子的PS/AgNPs复合微球.采用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、紫外-可见光谱、红外光谱和X射线衍射表征了PS/AgNPs复合微球,并考察了其对甲基蓝(MB)的催化性能.结果表明,Ag纳米粒子高度分散在磺化PS微球表面;该PS/AgNPs复合微球对催化转化MB有较高的催化活性,并可多次重复利用.本研究在催化降解有机污染物方面有一定的实用价值.     

无皂乳液聚合法合成阴离子PS微球及粒径控制

以苯乙烯(St)和丙烯酸(AA)为单体,过硫酸钾(KPS)为引发剂,采用无皂乳液聚合法合成了单分散阴离子聚苯乙烯(PS)微球,并对微球结构和影响单分散性的因素进行了研究。结果表明,AA单体也已共聚到聚合物链上,AA的加入使PS微球粒径减小,并赋予PS微球表面负电性;聚合反应的活化能为42.95kJ/mol,升高聚合温度提高了反应速率;随着KPS用量的增加,PS微球粒径减小,在用量为0.6%时呈现最好单分散性;随着反应介质中丙酮含量增加,聚合物在介质中溶解度增加,使PS微球粒径有所减小,但微球粒径分布有所变宽。     

悬浮液气-液界面二元胶体颗粒的漂浮组装机理

提出一种在悬浮液气-液界面漂浮组装亚微米单分散聚苯乙烯(PS)微球和纳米SiO2颗粒二元胶粒晶体的新方法, 并系统研究了漂浮组装机理. 研究表明, 聚苯乙烯微球和二氧化硅两种胶体颗粒在悬浮液气-液界面的漂浮组装是以PS微球的组装为主导的. 在一定PS微球相浓度范围内, 悬浮液中PS 微球与SiO2颗粒的初始体积配比基本不影响PS微球有序组装的形成. PS微球粒径在150-500 nm时易于形成有序排列, 较小或较大粒径的PS微球难以形成有序排列. SiO2颗粒的组装是一种以PS微球为“基底”的沉积过程. 二元胶粒晶体中SiO2颗粒的体积分数由其在混合悬浮液中的相浓度所决定.     

聚合物模板微球表面电性对中空二氧化硅微球形貌的影响

分别以过硫酸钾和偶氮二异丁基脒盐酸盐为引发剂,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为分散剂,在水中引发苯乙烯聚合制备了2种表面分别带负电性和正电性基团的聚苯乙烯(PS)模板微球.在氨水催化下,利用正硅酸乙酯的水解缩合,形成PS/SiO_2复合微球,去除模板后得到中空SiO_2微球,并对其进行FTIR、电子显微镜、TGA以及氮气吸附等分析表征.结果表明,PS模板微球表面的电性决定了OH-的分布,从而导致PS模板微球表面SiO_2壳层不同的形成机制.当以表面带负电的PS微球为模板时,可得到树莓状的中空SiO_2微球;而以表面带正电的PS微球为模板时,得到是表面光滑的,具有介孔结构的中空SiO_2微球.     

聚苯乙烯型弱酸型离子交换树脂的制备研究

选用邻苯二甲酸酐以傅克酰基化反应制备了聚苯乙烯(PS)羧基化弱酸性离子交换树脂.并对产物进行了红外光谱、NMR及溶胀度等性能的表征.研究了反应时间、温度、催化剂量、PS交联度等对反应的影响.结果表明,反应在50℃、3h～10h、3:1的催化剂与试剂的摩尔比例最佳;反应产物可用THF有效洗滤;由制备得到的PS羧基树脂(PS-COOH)能进一步固载β-环糊精.     

单分散PS/SiO_2纳米复合微球的制备与表征

采用一种简单和低成本的方法制备单分散SiO2包覆聚苯乙烯(PS)(PS/SiO2)核-壳型纳米复合微球.首先在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)存在下制备了PS纳米微球,然后在NH4OH/乙醇溶液中通过溶胶-凝胶过程在PS微球表面包覆SiO2.PS纳米微球的制备在水介质中进行,无需使用共单体,使用的是常用的过硫酸钾自由基引发剂;包覆处理前不用进行溶剂交换或离心处理.研究了PVP,NH4OH和原硅酸乙酯(TEOS)的用量对PS/SiO2纳米复合微球尺寸和形态的影响.随着PVP用量增加,PS微球变小,因此得到较小的PS/SiO2纳米复合微球;NH4OH用量对SiO2包覆层的厚度没有影响,但对SiO2包覆层的表面形态有影响,随着NH4OH用量增加包覆层表面变得粗糙;随着TEOS溶液用量增加,生成的SiO2增加,其包覆层的厚度增加.     

表面修饰探针纳升电喷雾质谱脂质组学对大型溞和蚤状溞的快速鉴别

采用表面修饰探针敞开式纳升电喷雾质谱技术建立了脂质组学方法,以实现溞属(Daphnia)生物大型溞和蚤状溞的快速鉴别.采用微尺度表面修饰探针直接从Daphnia体内萃取和富集出脂质化合物,然后在常压敞开条件下进行纳升电喷雾质谱分析,利用高分辨率质谱仪获得脂质指纹图谱并进行脂质种类和结构鉴定.采用该方法获得了大型溞和蚤状溞的脂质指纹图谱,并研究了大型溞和蚤状溞体内的脂质组成特征.通过结合化学计量学手段实现了大型溞和蚤状溞的快速区分,并鉴定了相关的生物标志物.结果表明,所建立的微萃取探针纳升电喷雾质谱脂质组学方法具有分析速度快、灵敏度高的优点,可用于Daphnia属生物的快速鉴定和识别.     

受限空间内聚苯乙烯微粒的制备

以(N,N-二甲氨基-4-吡啶)五氰合铁(II)封端的聚氧丙烯聚氧乙烯共聚物(EPE-Fe)与苯乙烯在水中自组装形成纳米体系(EPE-Fe-St), 在纳米尺度受限空间内进行了苯乙烯自由基聚合, 制备了聚苯乙烯微球(EPE-Fe-PS). 用Fe³⁺对自组装体系的纳米球壳进行固化后形成Fe-EPE-Fe-St 体系, 聚合后也制备了聚苯乙烯微球(Fe-EPE-Fe-PS). 研究结果表明,制备了粒径为60～200 nm 的不同粒径单分散聚苯乙烯微球, 聚合温度对纳米Fe-EPE-Fe-St 体系粒径影响较小, 而对EPE-Fe-St 体系较大. 在受限空间内苯乙烯的自由基聚合可得到数均分子量超过70 万的聚苯乙烯; 自组装体系中引发剂量增多使聚苯乙烯分子量下降, 聚合温度上升也使分子量下降, 而增加自组装的EPE-Fe 用量可增加聚苯乙烯的分子量. 两种受限条件下的聚苯乙烯微球的玻璃化转变温度(T_g)在90～135 ℃之间, 纳米反应器壳层的硬化提高了聚苯乙烯微球的T_g.     

超声辐照分散聚合制备聚苯乙烯纳米微球

以聚乙烯吡咯烷酮作稳定剂,将单体苯乙烯通过超声辐照分散聚合制得聚苯乙烯纳米微球,利用透射电子显微镜观察了微球形态和大小,探讨了温度、引发剂和稳定剂浓度等对聚合反应的影响. 研究结果表明,与常规加热聚合相比,超声辐照分散聚合反应速度快,制备的聚苯乙烯(PS)微球粒径小.在超声辐照分散聚合下,反应1 h的St转化率达到63%,所得PS纳米粒子的平均粒径为80 nm. 随着温度升高分散聚合反应速率增大,稳定剂浓度太大或太小均不利于反应的稳定进行.     

交联聚苯乙烯微球的表面化学改性及吡啶基卟啉的固载化

以无致癌毒性的1,4-二氯甲氧基丁烷为氯甲基化试剂,先将交联聚苯乙烯(CPS)微球氯甲基化,制得氯甲基化微球CMCPS。 然后使微球CMCPS与4-吡啶甲醛进行季铵化反应,将4-吡啶甲醛键合到CPS微球表面,制得键合吡啶甲醛(PyAL)的改性微球PyAL-CPS。 考察了主要反应条件对季铵化反应的影响,最终确定季铵化反应的优化条件:溶剂CCl4,反应温度60 ℃,最后使改性微球PyAL-CPS、4-吡啶甲醛及吡咯在固-液界面上进行Adler反应,形成固载吡啶基卟啉(PyP)的微球PyP-CPS。 用IR和UV-Vis以及Zn2+配合物生成法表征了微球PyP-CPS的形成及负载量。     

N掺杂空心TiO2微球的合成与表征

采用无皂乳液聚合合成的聚苯乙烯(PS)微球为模板、氨水/三乙醇胺为催化体系, 通过溶胶-凝胶方法合成了PS/TiO₂(核/壳)复合微球, 然后通过煅烧制备了N掺杂、锐钛型空心TiO₂微球. 在反应体系中三乙醇胺扮演双重角色, 既是TiO₂生成及包覆过程的抑制剂又是空心TiO₂微球的N掺杂剂. 改变氨水、三乙醇胺和钛酸正丁酯用量可控制TiO₂壳的形态和尺寸. 氨水用量增加, PS/TiO₂复合微球的壳表面变得粗糙|三乙醇胺用量增加, 壳表面变得光滑|钛酸正丁酯用量提高导致壳层变厚. 改变三乙醇胺用量可调节空心TiO₂微球中的N掺杂量|N掺杂空心TiO₂微球具有可见光响应和光催化作用.