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有序多孔膜的表面孔排列有序且大小均一,可在纳米至微米范围内控制。孔的表面可进行化学改性,从而赋予其功能性,也可在孔内进行组装制备复合体,以期在功能器件方面得到应用。
制备有序多孔膜的方法有很多,本课题使用水辅助法,即在高湿度条件下,以冷凝水滴为模板,在固体基片上制备了蜂窝状的有序多孔膜。这种方法制备的高分子膜表面孔排列规则,大小均一。孔径可通过改变聚合物的浓度、环境的温度、湿度、空气流动速度等条件来控制。而且实验操作简单,条件温和,模板易去除,室温下即可完成,所以该方法广泛地适用于多种聚合物膜的制备。
分子印迹技术是一种可将手性微环境简便地引入聚合物膜的方法,只要以纯的光学异构体作为模板分子即可制备出用于手性分离的聚合物膜,而不需要花费大量精力来设计主体分子的结构。我们在实验中将水辅助法与分子印迹技术相结合,简单快捷的在膜内引入了手性微环境。将分子印迹聚合物对印迹分子的专一识别性与膜分离操作简单、易于连续化、条件温和等特点结合起来,制备了对特定印迹分子具有高选择性、大通量的分子印迹膜。并且,我们所制备的印迹膜既拥有海绵状的内部结构,又拥有蜂窝状的表面结构,较高的比表面和流通量,较多的内部识别位点,使其在膜分离,尤其手性物质的分离方面具有很大的应用价值。
将纳米金与高分子膜制成纳米/高分子复合物,是我们研究的另一个方向,它既综合了高分子膜易加工、结构有序的优点,又显示出纳米金独特的尺寸效应、局域场效应和量子效应,使之成为开发新型功能高分子材料的有效途径之一。本研究中,我们把加有表面活性剂的氯金酸溶液滴到使用水辅助法制备的表面有序多孔膜上,待水溶液挥发完毕后,将其放置在潮湿条件下,然后用水合阱气体将氯金酸晶体还原成金颗粒。我们发现金颗粒的大小在纳米范围内,并且均匀地分散在表面孔内。我们通过此方法将具有独特光、电性能的纳米金引入到高分子材料中,得到了一种新型的功能材料。