Синтеза на мономери на сурфактант за производство на функционални

2013 година Синтеза на површински активни мономери за производство на функционални метал-халкогенид/полимерни хибридни наночестички Виктор Фишер Макс Планк Институт за истражување на полимери

производство

Сликата на насловната страница покажува обоена, скенирачка слика на електронски микроскоп од оксид на железо (III) на површината на функционализираните честички полистирен. Прикажаната шема го покажува механизмот на површинска кристализација на функционализираните честички од полимер.

Макс Планк Институт за полимерни истражувања Синтеза на површински активни мономери за производство на функционални метал-халкогенид/полимерни хибридни наночестички Дисертација За да се добие диплома доктор по природни науки по хемија на Одделот за хемија, фармација и геоукации на Универзитетот во Јоханес Гутенберг во Мајнц Поднесено од Виктор Фишер Борн Алма-Ата Мајнц 2013 година

Вршител на должноста декан: Прв рецензент: Втор рецензент: Ден на усно испитување: 21 јуни 2013 година

СОДРИНА 7 Содржина МОТИВАЦИЈА И СТРУКТУРА НА ДИСЕРСТАЦИЈАТА. 11 1. ТЕОРЕТСКИ ОСНОВИ. 15 1.1 Методи за производство на колоиди. 15 1.1.1 Полимеризација во хетерофаза. 16 1.1.2 Емулзивна полимеризација. 17 1.1.3 Полимеризација на минимулзија. 18 1.2 Површински активни соединенија. 22 1.2.1 Сурфактанти и нивно стабилизирање. 22 1.2.2 Реактивни сурфактанти. 27 1.2.3 Стабилизација со колоиди. 30 1.3 Основи на кристализација. 33 1.3.1 Нуклеација. 34 1.3.2 Хомогена нуклеација. 35 1.3.3 Хетерогена нуклеација. 37 1.3.4 Раст на кристал. 40 1.3.5 Теорија на алтернативна кристализација: Некласично сценарио за нуклеација. 42 1.3.6 Кристализација со шаблони и адитиви. 44 1.4 Метални оксиди. 46 1.4.1 Цериум оксиди. 46 1.4.2 Ironелезен оксид. 47 1.4.3 Цинк оксид. 54 1.5 Кадмиум сулфид. 58 1.6 Методи на анализа. 59 1.6.1 Зета потенцијал. 59 1.6.2 Дифракција на Х-зраци. 60 1.6.3 Електронска микроскопија за скенирање (SEM). 63 1.6.4 Електронска спектроскопија на трансмисија (ТЕМ). 64 2. РЕЗУЛТАТИ И ДИСКУСИЈА. 67 2.1 Производство на реактивни сурфактанти. 68 2.1.1 Синтеза на карбоксил-функционализираниот сурфер. 68 2.1.2 Синтеза и CMC определување на фосфатните и фосфатните функционализирани сурфери. 69 2.1.3 Резиме. 72

10 СОДРИНА 4. Резиме и преглед. 156 5. РЕЗИМЕ. 159 6. ПРИЛОГ. 161 6.1 Честички магнетит стабилизирани со олеинска киселина. 161 6.2 криви TGA. 162 6.3 Монтирање на кривата PXRD и пресметани грешки. 162 6.4 Материјали. 164 7. СПИСОК НА АБРЕВИРАА И СИМБОЛИ. 165 кратенки. 165 симболи. 166 8. ЛИТЕРАТУРА. 167 ПРИЗНАНИЕ. 175 CV. 177 ПУБЛИКАЦИИ. 178 ДЕКЛАРАЦИЈА. 181 година

32 АНТЕРФЕСНИ-АКТИВНИ СОСТАВИ стинорен наноконтејнери кои содржат 8-хидроксихинолин, кои се стабилизираат со колоиди на нанометриски силициум диоксид и се погодни за употреба во антикорозивни облоги на база на вода. Во делото на Мугин и сор. (117) е претставено производството на хибридни капсули од поли (N-изопропилакриламид) и 2- (диметилмалеимидо) -N-етилакриламид од ATRP. Феритин * модифициран со 2-бромоизобутирична киселина се користеше како макроиницијатор. На овој начин се создадоа термореспонзивни конјугати протеини-полимери кои имаат пониска критична температура на раствор (LCST) на 32 C и кои се собираат. Конјугатите на протеин-полимер, исто така, покажаа стабилизација слична на пикинг за О/В емулзии и затоа се погодни за потенцијални биомедицински апликации. * Феритините (латински: ферум, железо) се големи со големина од 8 nm, протеински комплекси во форма на диск, исполнети со железо хидроксид оксид, кои се составени од 24 идентични протеински подединици и се јавуваат кај животни, растенија и бактерии, во кои тие служат како резерви на железо. (118)

40 ОСНОВИ НА КРИСТАЛИЗАЦИЈА Конечно, разгледајте ја Слика 1.16б, што покажува дијаграм на растворливост како функција на концентрацијата и температурата. Континуираната крива претставува граница на сатурација, т.е. максимална концентрација на супстанција на соодветната температура. Во областа под границата на сатурација, растворот на супстанцијата е во термодинамички стабилна состојба и е недоволно заситен. За енталпијата на нуклеацијата се применува G j> 0, соодветно се однесува на енталпијата на растворот G> h) опишана со радиус r и висина h: ΔG j = vδg v + aγ = πr 2 hδg v + 2πrhγ (1.26)

ТЕОРЕТСКИ ОСНОВИ 45 Слика 1.19. Шематски приказ на влијанието на олиго-глутаминската киселина (со 5, 10 и 20 единици на глутаминска киселина) врз растот и кристалната фаза на калциум оксалат. COT: трихидрат на калциум оксалат, COD: дихидрат на калциум оксалат. Изменето од референцата (154)

74 ПАРТИЧКИ САРТИБИЛИЗИРАНИ ПОЛИСТИРЕНИ ПОЛИСТИРЕНИ НА ПОВРШИНИ ПОВЕЕ Слика 2.5. Шема на производство на површински функционализирани наночестички полистирен со натриумова сол на сурферите RCOOH, RPO 3 H 2 и RPO 4 H 2. Континуираната фаза се состои од вода со растворена натриумова сол на сурферите. Фазата на дисперзија се состои од мономер Ситрол и иницијатор 2,2 - азобис (2-метилбутиронитрил) (V59) и хексадекан како ултрахидрофобни.

РЕЗУЛТАТИ И ДИСКУСИЈА 81 (а) Коагулира (б) 30 wt%, NH 3 (c) 30 wt%, бирајте. (г) 15% по тежина, бирајте. Слика 2.11. СЕМ слики на (а) честички по коагулација, (б) честички веднаш по прераспределување (неизмиени) и (в, г) прераспределени честички по прочистување преку филтрирање на центрифугација (в: 30% по тежина содржина на цврсти материи; г: 15 % Според тежината содржина на цврсти материи). Решетки со големина одговараат на 500 nm 2.3.2 Резиме Успешно беше демонстрирано како карбоксил-функционализираните сурфери можат да се користат за синтеза на наночестички полистирен со 2-прекинувачи на СО2. Понатаму, беше прикажано како може да се подготват дисперзии стабилизирани во сурфер со помош на филтрирање на центрифугирање во три чекори на прочистување од 10 минути. На овој начин, може да се произведат наночестички со дијаметар од приближно 100 nm и да се контролира коагулацијата на дисперзијата со воведување на CO 2. Процесот на коагулација се покажа како реверзибилен и честичките може да се прераспределат со додавање на амонијак, а напредокот на повторната дисперзија се следи со помош на DLS и зета потенцијалните мерења.

86 НАНОЧЕК НА МЕТАЛНИ ОКСИД/ПОЛИМЕР ХИБРИД (а) (б) (в) 1 0 0 n m 1 0 0 n m (d) (e) (f) Слика 2.13. Темно поле (детекција: нееластично расфрлани електрони) TEM слики (горна линија) и анализа на фосфор (крајна линија; областите што содржат фосфор се обоени во сина боја за подобро претставување) на фосфатно-функционализираните честички на pH 3 (a, d), pH 7 (b, e) и ph 12 (c, f). За разлика од честичките функционализирани на фосфат и фосфат, сулфат-функционализираните честички (во натамошниот текст скратено како RSO 4 H) се произведени со употреба на модифициран процес на полимеризација на минимулзија без сурфактант со калиум перокодисулфат (КПС) како иницијатор растворлив во вода. На слика 2.14 е прикажан концептот на полимеризација на мини-емулзија, предизвикана од KPS, без сурфактанти. Слика 2.14. Шема на модифицирана полимеризација на минимулзија без стипендии на стирен со КПС како иницијатор растворлив во вода. Стабилизирачкиот вид се генерира на самото место.

РЕЗУЛТАТИ И ДИСКУСИЈА 95 ZnO (MeOH) Fe 2 O 3 (2-пропанол) RPO4H2 RPO3H2 Интензитет на интензитет Слика 2.19. СЕМ-слики на хибридни наночестички од метал оксид добиени со фосфонат и фосфат-функционализирани честички полистирен од алкохолен медиум. Со цел да се одреди кристалната фаза на синтетизираните хибридни честички метал оксид, дисперзиите на хибридните честички се сушат и се анализираат со помош на дифракција на Х-зраци во прав (метод PXRD, Деби-Шерер). На слика 2.20 се прикажани дифрактограмите во прав добиени за хибридните системи на метал оксид/полимер. (а) (б) ZnO/MeOH ZnO/MeOH Fe x O y/2-пропанол Fe x O y/2-пропанол Fe x O y/H 2 O Fe x O y/H 2 O Fe 3 O 4/H 2 O Fe 3 O 4/H 2 O CeO 2 CeO 2 15 30 45 60 2 15 30 45 60 2 Слика 2.20. PXRD дифрактограми на хибридни честички метални оксиди произведени со фосфонат (а) и фосфат-функционализирани (б) честички полистирен. Вертикалните линии (црвена) ја означуваат положбата и релативниот интензитет на познатите фази на метални оксиди од базата на податоци JCPDS: CeO 2 (JCPDS бр. 34-0394), Fe 3 O 4 (магнетит, JCPDS бр. 19-0629), ZnO ( Цинцит, JCPDS бр. 36-1451).

98 МАТАЛЕН ОКСИД/ПОЛИМЕР ХИБРИД НАНОЧИН (а) CeO 2 (H 2 O) Fe 3 O 4 (H 2 O) ZnO (MeOH) (д) (i) RPO3H2 (b) (f) (j) (c) (g) ) (k) RPO4H2 (г) (ч) (л) Слика 2.22. ТЕМ-слики на хибридни наночестички од метал оксид произведени со фостифонизиран и фосфат-функционализиран честички полистирен. (а) слика на светло поле (инсектот покажува дифракција на електрони); (б) Слика од темно поле што одговара на (а); (в) светла слика на полето; (г) ТЕМ слика со висока резолуција на област од слика (в); (д) слика на светло поле (инсект покажува дифракција на електрони); (ѓ) ТЕМ слика со висока резолуција на област од слика (д); (е) светла слика на полето; (ж) ТЕМ-слика со висока резолуција на област од слика (g); (з) светла слика на полето; ()) Соодветна слика на темно поле на (i); (и) снимање на светло поле; (ј) ТЕМ-слика со висока резолуција на област од слика (к). Кристалните домени се обележани со црвени елипси. Врз основа на ТЕМ сликите на хибридните системи на цинк оксид/полимер (Слика 2.22i l) може да се види дека кристалните ZnO кристали се хомогено распоредени на површината на полимерните честички. Површината на полимерните честички не е целосно од