Core-shell nanoparticle microgel hybrids as smart carriers for catalysis

核壳纳米颗粒微凝胶混合物作为催化智能载体

基本信息

项目摘要

Hybrids made of nanoparticles, proteins and smart colloidal core-shell microgels as carrier particles have high potential for applications in catalysis and biocatalysis. Acrylamide based microgels exhibit a so-called volume phase transition at the lower critical solution temperature granting them the name smart microgels. Besides their applications, the target particles of this project are interesting model systems to study properties of such smart system. Moreover, they are interesting model systems for the study of fundamental problems in colloid science. The project presented here aims at the synthesis and study of new core-(multi-)shell materials belonging to this class with the major target to create multifunctional systems. In more detail, the project deals with hybrids made of carriers with a core-(multi-)shell structure comprising e.g. a magnetic core covered by one or two stimulus sensitive polymer network shells. In preliminary work, we were able to show that the catalytic activity of nanoparticles embeded in core-shell particles made of two responsive polymers can be switched of completely. In the present project the inner polymer-shell will be subsequently functionalized with catalytically active nanoparticles distributed statistically inside the responsive network. This concept will also be used to produce bio-nano-polymer hybrids. For this purpose it is necessary to develop synthetic approaches allowing to chemically couple nanoparticle or enzymes to the inner polymer polymer-shell of the hybrids.
由纳米粒子、蛋白质和智能胶体核壳微凝胶作为载体粒子制成的杂化材料在催化和生物催化方面具有很高的应用潜力。基于丙烯酰胺的微凝胶在较低的临界溶液温度下表现出所谓的体积相变,从而使它们被命名为智能微凝胶。除了它们的应用,本项目的目标粒子也是研究这种智能系统性质的有趣的模型系统。此外,它们是研究胶体科学基本问题的有趣的模型系统。本文介绍的项目旨在合成和研究属于这一类的新型核(多)壳材料,主要目标是创建多功能系统。更详细地说,该项目涉及由具有核(多)壳结构的载体制成的杂化材料,该结构包括例如由一个或两个刺激敏感聚合物网络壳覆盖的磁芯。在初步的工作中,我们能够证明嵌入在由两个响应性聚合物组成的核壳粒子中的纳米粒子的催化活性可以完全切换。在本项目中,随后将用统计分布在响应网络内的催化活性纳米颗粒来功能化内聚合物壳层。这一概念还将用于生产生物纳米聚合物杂化材料。为此,有必要开发合成方法,允许将纳米颗粒或酶化学偶联到杂化聚合物的内部聚合物外壳上。

项目成果

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Improved Smart Microgel Carriers for Catalytic Silver Nanoparticles
  • DOI:
    10.1021/acsomega.8b03511
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.1
  • 作者:
    Braendel, Timo;Sabadasch, Viktor;Hellweg, Thomas
  • 通讯作者:
    Hellweg, Thomas
Microphase separation of smart double-responsive copolymer microgels studied by local fluorescence probes
  • DOI:
    10.1016/j.polymer.2017.07.074
  • 发表时间:
    2017-09-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Braendel, Timo;Wiehemeier, Lars;Hellweg, Thomas
  • 通讯作者:
    Hellweg, Thomas
Synthesis of smart dual-responsive microgels: correlation between applied surfactants and obtained particle morphology.
智能双响应微凝胶的合成:应用的表面活性剂与获得的颗粒形态之间的相关性
  • DOI:
    10.1039/c9sm00690g
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    L. Wiehemeier;T. Brändel;Y. Hannappel;T. Kottke;T. Hellweg
  • 通讯作者:
    T. Hellweg
Tuning the Swelling Properties of Smart Multiresponsive Core-Shell Microgels by Copolymerization
  • DOI:
    10.3390/polym11081269
  • 发表时间:
    2019-08-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Braendel, Timo;Dirksen, Maxim;Hellweg, Thomas
  • 通讯作者:
    Hellweg, Thomas
Core-shell microgels as thermoresponsive carriers for catalytic palladium nanoparticles.
  • DOI:
    10.1039/d0sm00433b
  • 发表时间:
    2020-06
  • 期刊:
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Viktor Sabadasch;Lars Wiehemeier;T. Kottke;T. Hellweg
  • 通讯作者:
    Viktor Sabadasch;Lars Wiehemeier;T. Kottke;T. Hellweg
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知道了