聚合物/无机纳米粒子复合胶体微球的制备及其组装与性能

本项目拟对不同结构和性质的聚合物/无机纳米粒子复合胶体微球的构筑新机制和新方法进行深入系统研究，重点包括功能性的聚合物/无机纳米粒子复合胶体微球、基于聚合物/无机纳米粒子复合胶体微球的功能性无机空心胶体微球等的构筑机制与方法研究、胶体微球的组装行为与性能研究等，丰富和发展聚合物/无机纳米粒子复合胶体微球及其无机空心微球的制备路线，实现复合微球的结构和形态可控，发展具有实用价值的胶体复合微球和无机空心微球及其自组装胶体膜材料的宏量制备技术，并进一步结合功能涂层，开展胶体微球的组成-结构-性能相关性及其调控规律研究，探讨其实现应用的可能途径，为实现聚合物/无机纳米粒子胶体复合微球的实际应用提供从理论到实验的科学依据。预期5年共发表SCI论文65篇以上，其中IF3.0以上论文不少于30篇，至少5篇发表在材料或化学领域顶级学术期刊上；申请国家发明专利6项以上。

聚合物/无机纳米粒子胶体复合微球是以聚合物和无机纳米粒子为构筑单元，通过非共价键为驱动力形成的新的组装体结构。在新型复合材料、药物装载与缓释、生物检测、光子晶体、催化等领域具有重要应用前景。本项目通过聚合物-无机纳米粒子杂化胶体微球及其空心胶体微的构筑新机制展开了较系统研究，提出了一系列杂化胶体复合微球及其空心微球多级结构的组装新方法，包括：在研究有机-无机杂化胶体微球的过程中，通过调节体系的pH值发现，发现聚合物模板粒子在反应介质和无机壳层毛细管力协同作用下可以发生类似金属体系中金属原子发生类似于金属体系中原子扩散的Kirkendall效应，直接空心化，成功制备了一系列不同种类、尺寸、结构的聚合物-无机杂化双层空心胶体微球；以无机纳米粒子为Pickering乳化剂，设计构筑了UV和pH响应性杂化空心微球并用于制备自修复超疏水涂料；通过湿化学方法、表面接枝、组装等，发展出多种有机-无机杂化胶体微球结构与性能调控方法；进一步，以胶体微球微组装单元，通过油水界面组装方法，先将这些胶体微球分散在水性介质中，加入溶剂即可形成油-水界面，随着诱导剂的加入，这些粒子可以在油-水界面组装成一层致密的纳米颗粒薄膜，将“油水界面组装”方法发展成为有机/无机复合微球及其无机空心微球的颗粒膜光电器件构筑新策略。同时，提出了一种油水界面离心沉降法，设计开发了一种新的纳米粒子组装方法——纳米固流体法，首次实现了将高折射率的纳米粒子组装成可工作于可见光波段的超材料光学器件。4年共发表标注本项目基金号的SCI论文68篇以上，其中IF3.0以上论文62篇，包括Sci. Adv. （1篇）、Chem. Soc. Rev.（3篇）、Adv. Mater.（2篇）、J. Am. Chem. Soc.（1篇）、ACS Nano （3篇）、Adv. Funct. Mater.（6篇）、Adv. Energy Mater.（1篇）、Chem. Mater.（3篇）、Small（1篇）、Macromolecules（3篇）、Chem Commun.（3篇）、Polym. Chem.（3篇）、J. Mater. Chem.系列（15篇）等；申请国内外专利9项；获上海市自然科学一等奖1项。圆满完成了本项目规定的考核任务。