高分子超分子化学第十章

有机/无机杂化先进材料Inorganic/Organic Hybrid Advanced Materials

有机/无机杂化材料指在无机网络中掺入有机功能分子或聚合物实现功能化, 且有机组分与无

机组分间以化学键键合。有机/无机杂化材料的

有机相和无机相之间的界面面积非常大、界面相互作用强, 使常见的尖锐清晰的界面变得模糊, 微区尺寸通常在纳米量级, 甚至有些情况下减少到“分子复合”的水平, 因此, 它具有许多优越的性能, 与传统意义上的复合材料有本质的不同。

有机/无机杂化材料由于具有优异的力学性能、热学性能、电学性能、光学性能而引起广泛关注, 作为新型的结构材料、涂层材料、光学材料、电学材料, 使用越来越广泛。

1.1有机小分子配体修饰的无机NPs的自组装

Mikio Miyake et al.J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 129, NO. 46, 2007 14275

Vincent M. Rotello et al.J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 130, NO. 31, 2008 10047

1.2 高分子导向的无机NPs的杂化组装

1.2.1 具有氢键识别功能的大分子

2-ureido-4[1H]-pyrimidinone (UPy)

PMA-UPy

TEM

UPy loading 0%

UPy loading 50%

UPy loading 100%

Oren A. Scherman et al.Adv. Mater. 2009, 21, 3937–3940

1.2.2

聚电解质介导

OCP without PASP or PA OCP with PASP OCP with PA

Adriana Bigi et al. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41, No. 12

Octacalcium Phosphate

Ca 8H 2(PO 4)6*5H 2O (OCP)

1.2.3 嵌段共聚物介导

isoprene-b-ethylene oxide (PI-b-PEO) + iron (III) ethoxide

P1C25 (25 mol % Fe on a cation basis)

P2C30 (30mol % Fe)

P2C25 (25mol % Fe)

P3C50 (50mol % Fe)

SFM images after heat

spheres cylinders plants Ulrich Wiesner et al.J. AM. CHEM. SOC. 2003, 125, 13310-13311

1.2.4 树枝状高分子介导

polyamidoamine(PAMAM) dendrimers were used to assemble particles using electrostatic interactions, resulting in an increase in average interparticle spacing based on dendrimer generation.

Vincent M. Rotello et al.J. AM. CHEM. SOC. 2005, 127, 9731-9735 9 9731

1.3 有机/无机杂化共聚物自组装

Self-Assembly of Block Copolymer Micelles in an Ionic Liquid

Timothy P. Lodge et al.J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 128, NO. 8, 2006

Superhydrophobic

Polymethylene

G. Kane Jennings et al.J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 132, NO. 16, 2010

2.1.2 基于活性及可控聚合的聚合物表面接枝杂化

Gregory L. Baker et al. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122, 7616-7617

Surface-

initiated ATRP

binary patterned

polymer brush.

Igor Luzinov et al.J. AM. CHEM. SOC. 2006, 128, 8106-8107

2.1.3 基于LbL层层组装的表面修饰

Substances could be quartz; gold; silicon

Frank Caruso et al.J. AM. CHEM. SOC. 9 VOL. 128, NO. 29, 2006 9319

2.2 有机组分在无机纳米粒子/纳米棒表面的杂化

Amphiphilic Janus Gold Nanoparticles via Combining “Solid-State Grafting-to”and “Grafting-from”Methods

Christopher Y. Li et al.J. AM. CHEM. SOC. 2008, 130, 11594–11595

2.3 有机/无机杂化介孔硅

介孔硅基有机-无机杂化材料是一种分子水平上有机组分与无机组分在孔壁中杂化的材料, 这类材料有着许多独特的性质:有机官能团均匀分布在孔壁中且不堵塞孔道, 有利于客体分子的引入和扩散; 骨架中的有机官能团可以在一定程度上调节材料的物化性质, 如机械性能, 亲/疏水性; 可以同时实现对孔道和孔壁功能性的调变.