金属酸化物表面固定化ポリマーブラシを利用した新規反応場の創生

使用金属氧化物表面固定聚合物刷创建新的反应场

基本信息

批准号：
22H01764
负责人：
西堀麻衣子
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

SiO2、TiO2、BaTiO3およびZnOを対象として、重合開始基含有シランカップリング剤である(2-bromo-2-methyl) propionyloxyhexyltriethoxysilaneを基材表面に固定化した後、表面開始原子移動ラジカル重合によりポリメタクリル酸メチル（PMMA）の修飾を試みた。その結果、SiO2、TiO2およびBaTiO3において、仕込み分子量に応じたポリマーを得ることができたが、基材上でのブラシ密度（グラフト密度）は基材組成により大きく変化することがわかった。一方、ZnOでは、重合触媒として用いるCu錯体がZnOと相互作用するために重合反応が進行しないことが明らかとなった。なお、ZnOでは重合反応系中に超音波を照射することでCu触媒が活性化し、ZnO表面でのPMMA重合が進行したが、得られたポリマーブラシは短鎖および長鎖ブラシで構成されたBimodal構造となることが示唆された。PMMAブラシを修飾したTiO2およびBaTiO3表面でのPdの光還元析出を検討した。基材表面に析出したPdの平均粒径は、TiO2が5.1±1.3 nm、BaTiO3が3.8±0.75 nmであり、ブラシ形態から理論的に求めたブラシ鎖が形成する空間に存在し得る粒径と同程度となった。このことは、Pdはブラシ鎖間（ブラシ内部）で析出していることを示唆しており、基材上に形成したPMMAブラシがPd粒子析出の鋳型として機能することが明らかとなった。

将含有聚合引发基团的硅烷偶联剂(2-溴-2-甲基)丙酰氧基己基三乙氧基硅烷固定在SiO2、TiO2、BaTiO3、ZnO等基材的表面后，通过表面引发的原子转移自由基聚合形成聚甲基丙烯酸酯。我们尝试对甲基酸（PMMA）进行改性。结果，对于SiO2、TiO2和BaTiO3，我们能够获得与所充电的分子量相对应的聚合物，但发现基材上的刷密度（接枝密度）根据基材组成而变化很大。另一方面，对于ZnO，可知由于用作聚合催化剂的Cu络合物与ZnO相互作用，所以聚合反应不进行。此外，在ZnO中，通过将超声波照射到聚合反应体系中来激活Cu催化剂，并且PMMA聚合在ZnO表面上进行，但所得聚合物刷是由短链和长链刷组成的双峰聚合物刷。这将是一个结构。研究了 Pd 在 PMMA 刷修饰的 TiO2 和 BaTiO3 表面上的光还原沉积。沉积在基体表面的Pd平均粒径TiO2为5.1±1.3 nm，BaTiO3为3.8±0.75 nm，这与理论上由刷子确定的刷链形成的空间中可以存在的粒径相同形态变得大致相同。这表明Pd在刷链之间（刷内）沉淀，并且很明显，在基材上形成的PMMA刷充当Pd颗粒沉淀的模板。