Preparation of Fully Miscible Nanocomposites

Titelangaben

Ehlert, Sascha P.:
Preparation of Fully Miscible Nanocomposites.
Bayreuth , 2015 . - V, 118 S.
( Dissertation, 2015 , Universität Bayreuth, Fakultät für Biologie, Chemie und Geowissenschaften)

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Abstract

I report an efficient, robust and up-scalable synthetic route to small, spherical, well stabilized, narrow disperse, crystalline ZnO nanoparticles. The synthesis utilizes Zn-oleate or Zn-stearate as precursors, which are hydrolyzed in polar organic solvents to obtain ZnO nanoparticles in diameters in the range of 3–5 nm on multi-gram scales. I also demonstrate polymer ligand exchange to be an efficient method to control steric stabilization and compatibilization of nanoparticles. A rational design of polymer binding groups and ligand exchange conditions allows to attach polymer brushes with grafting densities >1 nm^-2 to inorganic nanoparticles for nearly any nanoparticle/polymer combination using only a few types of binding groups. I demonstrate the potential of the method as an alternative to established grafting-from and grafting-to routes in considerably increasing the stabilization of inorganic nanoparticles in solution, to prepare completely miscible polymer nanocomposites with a controllable distance between nanoparticles, and to induce and control aggregation into percolation networks in polymeric matrices for a variety of different nanoparticle/polymer combinations. Not only end-functionalized homopolymers, but also commercially available copolymers with functional comonomers can be used for stable ligand exchange, demonstrating the versatility and broad potential of the method.

Abstract in weiterer Sprache

Ich zeige hier eine leistungsfähige, robuste und vergrößerbare Synthese für kleine, sphärische, gut stabilisierte, eng Verteilte und kristalline ZnO-Nanopartikel. In der Synthese wird Zn-Oleat oder Zn-Stearat als Precursor verwendet, welche in polaren organischen Lösungsmitteln zu ZnO-Nanopartikel hydrolysiert werden. Diese haben einen Durchmesser im Bereich von 3-5 nm und können in mehreren Gramm pro Ansatz erhalten werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass der Polymerligandenaustausch eine effiziente Methode für die Kontrollierte sterische Stabilisierung und Kompatibilisierung von Nanopartikeln ist. Gut Eingestellte Bedingungen bei dem Ligandenaustausch erlaubten es Polymerbürsten mit Belegungsdichten > 1 nm^-2 auf Nanopartikeln zu erhalten. Dies kann für nahezu alle Nanopartikel/Polymer-Kombination mit nur wenigen Bindungsgruppen realisiert werden. Es konnte demonstriert werden das diese Methode als Alternative zu den etablierten „grafting-from“ und „grafting-to“ Routen für die Stabilisierung von Nanopartikeln in Lösung, sowie für die Herstellung vollständig mischbare Polymer Nanokomposite mit einem steuerbaren Abstand zwischen den Nanopartikeln verwendbar ist. Nicht nur endfunktionalisierten Homopolymere konnten hierfür verwendet werden sondern auch kommerziell erhältliche Copolymere mit statistisch verteilten funktionellen Monomereinheiten konnten für den Ligandenaustausch verwendet werden, was die Vielseitigkeit des Verfahrens erhöht.