一种新的聚合反应实施方法研究:水分散纳米交联缩聚反应制备聚合物碳点
批准号:
21774041
项目类别:
面上项目
资助金额:
64.0 万元
负责人:
杨柏
依托单位:
学科分类:
高分子合成
结题年份:
2021
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
张子微、宋玉彬、刘雪瑶、陶淞源、刘君君、杨明锡、冯唐略
中文摘要
聚合物碳点是一种新型碳基纳米荧光基元材料,具有低毒、发光效率高、成本低等特点,在生物标记、成像及光电材料等领域具有重要的应用前景。多官能度单体水热交联缩聚是制备聚合物碳点的主要实施方法,聚合反应在纳米微环境下具有交联和凝胶特点,聚合诱导相分离推动反应平衡向产物方向移动是该缩聚反应实施方法的主要推动力。本项目拟通过理论模型和详细实验研究,包括水相成核机制,反应动力学,单体极性、平均官能度与纳米微区稳定性的关系等,提出一种新的聚合反应实施方法,即水分散纳米交联缩聚反应方法。我们将建立一个聚合诱导相分离推动反应平衡移动的理论模型,研究其普适性规律,进一步指导单体分子设计、反应体系设计和反应条件控制,为制备新型高性能聚合物碳点材料提供理论支持。
英文摘要
As a new type of carbon based nano fluorescent element materials, polymer carbon dots has an important application prospect in the fields of biological markers, imaging and photoelectric materials, because of the excellent advantages, such as high low toxicity, luminous efficiency and low cost. Hydrothermal crosslinking polycondensation of polyfunctional monomers is a main implementation method for the preparation of polymer carbon dots. The polymerization reaction has the characteristics of crosslinking and gelation in the nano microenvironment, and the main driving force for the implementation of the polymerization reaction is the polymerization induced phase separation and the promotion of the reaction equilibrium to the product. This project intends to study the detailed experimental and theoretical models, including aqueous nucleation mechanism, reaction kinetics, the relationships between the monomer polarity, average functionality and the stability of nano microenvironment, put forward a new method of polymerization, i.e. water dispersible nano crosslinking polycondensation method. We will establish a theoretical model concerned with polymerization induced phase separation promoting reaction equilibrium movement, investigate its adaptive and universality, to further guide the monomer molecule design, reaction system design and the control of reaction condition, providing theoretical support for the preparation of novel high performance polymer carbon dots.
碳点是一种新型碳基纳米荧光基元材料,具有低毒、发光效率高、成本低等特点,在生物标记、成像、防伪、催化及光电材料等领域具有重要的应用前景。目前,已经开发了自上而下或自下而上两个主要的策略来合成碳点。水热缩聚交联碳化是一种主要的广泛使用的自下而上的策略,允许低成本和环境友好的碳化聚合物点的制备。聚合反应在纳米微环境下具有交联和凝胶特点,聚合交联碳化诱导相分离推动反应平衡向产物方向移动是该缩聚反应实施方法的主要推动力。过去四年,在“一种新的聚合反应实施方法研究:水分散纳米交联缩聚反应制备聚合物碳点”项目的资助下,我们详细研究水分散纳米交联聚合反应实施方法制备碳化聚合物点的反应动力学,水相成核普适性规律等,提出一种新的聚合反应实施方法,即水分散纳米交联聚合反应,建立聚合相分离推动反应平衡移动的理论模型。扩展了水分散纳米交联缩聚反应制备碳化聚合物点的反应体系,合成了多种功能性碳化聚合物点应用于生物,催化等领域。所提出的水分散纳米交联聚合反应不仅可以解释水热法制备碳化聚合物点的反应规律,也可以解释其它相关碳纳米点的制备过程和相关规律,如:水相微波法等。建立的普适性规律为指导单体分子设计、反应体系设计和反应条件控制,制备新型高性能碳化聚合物点材料提供理论支持,并制备得到性能优异的碳化聚合物点。.围绕碳点的研究工作,在2018-2021年期间,基于本项目在国际重要学术期刊 Angew. Chem. Int. Ed.,Adv. Mater. Adv. Sci. 上发表SCI论文23篇。所发表论文的研究成果及提出的概念得到了国内外同行的广泛认可和引用。
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Deep Red Emissive Carbonized Polymer Dots with Unprecedented Narrow Full Width at Half Maximum
深红色发光碳化聚合物点,具有前所未有的窄半峰宽
DOI:
10.1002/adma.201906641
发表时间:
2020-03-19
期刊:
ADVANCED MATERIALS
影响因子:
29.4
作者:
[Liu, Junjun, Geng, Yijia, Yang, Bai]
通讯作者:
Yang, Bai
Facile Synthesis of Mg2 -Doped Carbon Dots as Novel Biomaterial Inducing Cell Osteoblastic Differentiation
轻松合成掺镁碳点作为诱导细胞成骨细胞分化的新型生物材料
DOI:
10.1002/ppsc.201800315
发表时间:
2019
期刊:
Particle & Particle Systems Characterization
影响因子:
2.7
作者:
[Yang Mingxi, Meng Yang, Liu Junjun, Yu Weixian, Yang Bai]
通讯作者:
Yang Bai
DOI:
10.1002/anie.201916591
发表时间:
2020
期刊:
Angewandte Chemie International Edition
影响因子:
作者:
[Songyuan Tao, Shoujun Zhu, Tanglue Feng, Chengyu Zheng, Bai Yang]
通讯作者:
Bai Yang
Carbonized Polymer Dots: A Brand New Perspective to Recognize Luminescent Carbon-Based Nanomaterials
碳化聚合物点:识别发光碳基纳米材料的全新视角
DOI:
10.1021/acs.jpclett.9b01384
发表时间:
2019-09-05
期刊:
JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY LETTERS
影响因子:
5.7
作者:
[Tao, Songyuan, Feng, Tanglue, Yang, Bai]
通讯作者:
Yang, Bai
Carbon Dots-Implanted Graphitic Carbon Nitride Nanosheets for Photocatalysis: Simultaneously Manipulating Carrier Transport in Inter- and Intralayers
用于光催化的碳点注入石墨氮化碳纳米片:同时操纵层间和层内的载流子传输
DOI:
10.1002/solr.201900517
发表时间:
2020-01-24
期刊:
SOLAR RRL
影响因子:
7.9
作者:
[Han, Mei, Lu, Siyu, Yang, Bai]
通讯作者:
Yang, Bai
共 23 条
有机高分子材料学科申请代码关联研究方向及关键词优化研究
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批准号:52242307
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项目类别:专项项目
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资助金额:30.00万元
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批准年份:2022
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负责人:杨柏
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依托单位:
碳化聚合物点的设计合成、结构控制及其能源应用研究
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批准号:--
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项目类别:重点项目
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资助金额:300万元
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批准年份:2020
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负责人:杨柏
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依托单位:
《有机高分子材料学科发展战略研究报告(2021-2025)》研究
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批准号:--
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项目类别:专项基金项目
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资助金额:15万元
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批准年份:2019
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负责人:杨柏
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依托单位:
基于水相合成的高分子纳米杂化材料的微结构调控与光电性能研究
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批准号:51433003
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项目类别:重点项目
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资助金额:370.0万元
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批准年份:2014
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负责人:杨柏
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依托单位:
高效碳点的合成及其在生物成像和光电材料中的应用
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批准号:51373065
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项目类别:面上项目
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资助金额:90.0万元
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批准年份:2013
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负责人:杨柏
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依托单位:
基于原位聚合和聚合物特性的特殊微纳有序结构的制造与演化
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批准号:91123031
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:300.0万元
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批准年份:2011
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负责人:杨柏
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依托单位:
共轭聚合物链运动对半导体纳米晶结构的调控及在太阳能电池方面的应用
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批准号:50973039
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项目类别:面上项目
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资助金额:38.0万元
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批准年份:2009
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负责人:杨柏
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依托单位:
纳、微米聚合物有序结构的构筑与功能
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批准号:20534040
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项目类别:重点项目
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资助金额:180.0万元
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批准年份:2005
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负责人:杨柏
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依托单位:
发光CdTe纳米晶/二氧化硅复合微球的制备、有序组装与控光功能研究
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批准号:90401020
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项目类别:重大研究计划
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资助金额:24.0万元
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批准年份:2004
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负责人:杨柏
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依托单位:
利用活性自由基聚合构造结构规整的功能性无机/有机纳米复合材料
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批准号:20374024
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项目类别:面上项目
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资助金额:27.0万元
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批准年份:2003
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负责人:杨柏
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依托单位:
双疏性聚合物光学纳米复合膜
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批准号:50073007
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项目类别:面上项目
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资助金额:20.0万元
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批准年份:2000
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负责人:杨柏
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依托单位:
复合纳米微粒制备光致变色光学树脂
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批准号:59773014
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项目类别:面上项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:1997
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负责人:杨柏
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依托单位:
复合超微粒法合成功能光学树脂
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批准号:59203024
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:5.6万元
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批准年份:1992
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负责人:杨柏
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依托单位:
国内基金
海外基金