鄭州大學工程塑料研究室龐新廠教授團隊近日在《ACS Appl. Mater. Interfaces》期刊上發表了題為“Dual Roles of Amino-Functionalized Silicon Quantum Dots (SiQDs) for Visible-Light-Induced Surface-Initiated PET-RAFT Polymerization on Substrates” 的研究論文。
光誘導能量/電子轉移可逆加成-斷裂鏈轉移（PET-RAFT）聚合因其清潔、廉價、可再生等特點而受到廣泛關注。而開發低毒性和環境友好性的光催化劑仍有很大的挑戰性。研究者首次利用硅量子點(SiQDs)作為光催化劑進行了PET-RAFT聚合。硅量子點（SiQDs）是一種半導體納米晶，具有良好的生物相容性、原料豐富、成本低廉、合成工藝簡單以及電子和空穴能量較高、分離較好等優點。如圖 1 所示，該聚合不僅具有優異的時空控制能力，而且另外引入電子供體（TEA）可以明顯提高聚合速率。
圖1. 藍光（λmax=460nm）照射下，在DMSO中加入不同量的TEA（0，6 equiv.）進行SiQDs催化MMA的PET-RAFT聚合。（a）ln([M]0/[M]t)vs Time;（b）Mn vs Conversion。
SiQDs表面的氨基為更加便捷地進行基材表面引發PET-RAFT聚合提供了可能，即硅量子點作為羥基化基材（羥基化硅片）與鏈轉移劑（CPADB）之間的橋梁，進行PET-RAFT聚合制備聚合物刷。如圖 2a所示，硅量子點一端通過靜電相互作用與基材結合，另一端通過氨基與羧基反應與鏈轉移劑結合，從而進行原位催化基材表面引發的光誘導PET-RAFT聚合。更有趣的是，SiQDs涂覆的基材也可用作PET-RAFT可循環回收的光催化劑(如圖 2b)。因此SiQDs有望成為各種光誘導聚合物合成體系的候選光催化劑。
圖2. （a）基材表面接枝聚合物刷示意圖；（b）對硅量子點涂覆的基材進行循環催化利用示意圖。
本項研究依托河南省活性聚合與功能納米材料國際聯合實驗室。論文的第一作者為2018級碩士研究生王琦，共同一作為2017級碩士研究生胡玲娟，通訊作者為鄭州大學材料科學與工程學院、河南省資源與材料工業技術研究院喬曉光博士和龐新廠教授。該工作得到了國家自然科學基金項目（U1804128，51973201和51703206），111計劃（D18023），國家重點研發計劃項目（2017YFB0307600），以及河南省博士后研究計劃項目（1901007）的資助。
論文鏈接：https://doi.org/10.1021/acsami.0c12299
