镂空嵌段共聚物纳米球中金属纳米颗粒的图案化复合

金属纳米颗粒在嵌段共聚物上图案化地选择性聚集是提高其性能及可加工性的有效方法。目前研究主要限于嵌段共聚物薄膜与纳米线上金属纳米颗粒的选择性复合。基于课题组前期的研究工作，我们初步掌握了镂空嵌段共聚物纳米球的制备方法，因此本课题首次提出在嵌段共聚物纳米球，尤其是图案化的镂空纳米球上金属纳米颗粒的选择性聚集问题。镂空纳米球具有比实心纳米球更大的可利用比表面积，有可能承载更多的金属纳米颗粒，突破目前基于薄膜或纳米线的负载体积分数限制，获得高负载的金属纳米颗粒，制备出多种不同性能的集成器件。同时，在镂空嵌段共聚物纳米球中金属纳米颗粒的选择性聚集受到基底曲率与反应物扩散因素的影响非常突出。因此，本课题的研究不仅可以为我们提供一个金属纳米颗粒与聚合物杂化材料的独特构筑方法，还可以加深我们对纳米容器或纳米反应器中反应物扩散对反应影响的了解，为制备基于镂空嵌段共聚物纳米球的多功能集成器件打下基础。

本课题着重研究镂空嵌段共聚物纳米球中金属纳米颗粒的图案化定位复合，并且探索这类新颖的纳米复合材料的性质及应用前景。我们在四年的研究过程中取得了如下重要研究成果：（1）我们详细研究了镂空嵌段共聚物纳米结构的形成原理与结构转变过程，通过深入了解金属纳米颗粒在嵌段共聚物纳米结构复合中涉及的各种复杂相互作用力，掌握了调控金属颗粒图案化复合的方法；（2）为开发聚合物纳米结构作为负载金属颗粒基底的应用，我们从多个方面对镂空聚合物纳米结构的制备进行了拓展：其一是发展了用纳米沉淀法直接制得多孔polycaprolactone纳米球的新策略，其二是结合聚合物纳米沉淀法与限制溶胀效应，发明了大量制备多孔嵌段共聚物纳米球的新方法，其三是发明了一种新颖的制备螺旋形嵌段共聚物纳米纤维的新方法，其四是开发了一种在氧化铝模板中制备多孔尼龙纳米纤维的新方法；（3）基于上述多孔聚合物纳米结构基底材料的拓展，我们探索了金颗粒负载的尼龙纳米纤维作为异相反应催化剂的具体应用，得到了很好的效果。（4）我们深入研究了聚多巴胺的聚合机理及结构特征，通过在多巴胺聚合过程中引入叶酸的超分子相互作用，首次实现了聚多巴胺纳米聚集结构的调控，制备出聚多巴胺纳米线。上述研究结果不仅大大丰富了我们制备多孔聚合物纳米球和纳米纤维的方法，提供了金属纳米颗粒与多孔聚合物纳米结构复合的多重策略，而且向着金属/聚合物杂化纳米结构的实用性研究迈出了重要一步。