[发明专利]二氧化钛/温敏性聚合物杂化材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二氧化钛/温敏性聚合物杂化材料及其制备方法和应用。所述杂化材料以纳米TiO₂为核心，表面接枝温敏性聚合物聚(乙二醇)酯乙基醚‑无规‑(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯或聚(乙二醇)酯乙基醚‑嵌段‑(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯。基于SET‑LRP聚合方法，儿茶酚引发剂出发，选择具有高催化活性、易导致一价铜歧化的含氮配体，实现对铜卤化物的强力络合并抑制儿茶酚基团对金属催化剂的干扰，制备一系列水溶性聚合物。本发明的杂化材料结构稳定，通过控制聚合物的分子量大小对水溶性聚合物的低临界溶解温度进行调控，通过温度开关，能够实现TiO₂纳米颗粒在水中的均匀分散和自絮凝及回收，适用于不同温度的污水，实现目标污染物的日光催化降解。

技术领域

本发明属于高分子材料领域，涉及一种TiO₂/温敏性聚合物杂化材料及其制备方法和应用，具体涉及一种水体系下SET-LRP法制备温敏性聚合物poly(DEGEEA)-r-(PEGA₄₈₀)与poly(DEGEEA)-b-(PEGA₄₈₀)接枝到TiO₂表面形成的TiO2/温敏性聚合物杂化材料，及其在光催化降解污染物中的应用。

背景技术

有机-无机杂化复合材料既具有无机材料结构强度高和耐热性能优异的特点，又具有有机物柔韧性好，价格适宜的优势而获得广泛关注。杂化的纳米粒子通常由内核的纳米粒子与外层的聚合物层两部分构成。外层的聚合物层结构决定了纳米粒子的化学性能和其对外界刺激的响应性能，而纳米粒子的物理性能则由内层的无机颗粒与外层的聚合物层共同决定。

杂化纳米粒子的制备方式主要包括表面物理吸附或者化学键接枝。化学键接枝聚合物的方法有两种，分别是“收敛法”(grafting to)和“发散法”(grafting from)。收敛法是通过无机粒子表面的活性基团与聚合物上反应性官能团反应制备杂化体系。发散法则是先将引发剂接枝到无机粒子表面，再通过键接在无机粒子表面的引发剂引发单体聚合，在表面接枝聚合物。“发散法”相比于“收敛法”，因其能够可控调节接枝高分子的形态、表面接枝密度和接枝链的长度，而具有广泛的意义。

单电子转移“活性”自由基聚合(Singel Electron Transfer-Living RadicalPolymerization,SET-LRP)是一种以零价铜配体作为催化体系，卤代烷烃作为引发剂的“活性”可控自由基聚合方法。与其他“活性”自由基聚合相比具有明显的优势：聚合速率快，聚合可控性能好，分子量分布窄，可在室温25℃或更低的温度下进行，可以方便得到高分子量的聚合物，催化剂用量少以及能适用于某些特殊单体。另一方面，自由基共聚合可以极大地丰富聚合物种类，是高分子合成中应用较为广泛的一种聚合方法。

纳米TiO₂是一种具有较宽禁带宽度的半导体材料，具有独特的光催化性、优异的颜色效应以及紫外线屏蔽等功能。然而，在应用到光催化的水处理领域中时，普通的纳米TiO₂在水体系中因自身的尺寸效应，很难在水体系中沉降，难以在水体系中回收，容易对水体系造成第二次的污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种合成率高、结构稳定和光催化效率高的TiO₂/温敏性聚合物杂化材料及其制备方法和应用。

实现本发明目的的技术解决方案如下：

本发明提供两种TiO₂/温敏性聚合物杂化材料。

第一种为二氧化钛/聚(乙二醇)酯乙基醚-无规-(乙二醇)甲基醚丙烯酸酯(TiO₂/poly(DEGEEA)-r-(PEGA₄₈₀))杂化材料，儿茶酚聚合物poly(DEGEEA)-r-(PEGA₄₈₀)接枝在二氧化钛纳米颗粒表面。