题目：TiO2-PDEAEMA-GO纳米复合材料的制备与表征

无机/高分子纳米复合材料越来越受到人们的重视。而空心纳米材料相对于一般纳米材料有较大的比表面积和较强的界面响应作用，其自身结构的特殊性又给材料带来了很多新颖的性质，如电子输运性质，同时使得空心纳米复合材料表现出了大量有别于一般宏观复合材料的热学性质、电学性质、力学性质和光学性质等。同时在空心纳米粒子表面引入高分子，使纳米复合材料具有了高分子的环境响应性、生物相容性和环境友好性等优点。这种空心纳米高分子复合材料相比于常规材料各方面特性都有较大的改善，甚至会表现出独特的性能。但是研究人员发现此种材料在实际应用中可能会出现性能转化上的不足，如光电转化率低，则需要对光电性能等特性进行加强转化。而碳材料，因其突出高效的光电子转化性能，引起广泛关注。由此提出了无机纳米粒子/高分子/碳复合材料的构想，并以此强化纳米复合材料在光电磁理论转化上的不足。
在制备无机/高分子纳米复合材料的诸多方法中，目前有一种方法比较流行，为表面引发原子转移自由基聚合(SI-ATRP)的方法。该方法是在纳米材料表面通过化学键修饰有机卤化物作为表面引发剂，通过原子转移自由基聚合以实现对聚合反应的控制及在纳米材料表面引入高分子链。而将高分子链引入碳材料表面合成新型的高分子/碳复合材料则有另外一种方法受到复合材料界广泛瞩目。这种新颖的方法就是“点击”化学(“click” chemistry)。该方法是依次利用表面修饰剂和炔基化试剂将炔基修饰碳材料表面作为反应一端，通过原子转移自由基聚合(ATRP)合成出高分子并利用叠氮化试剂把叠氮基连接至高分子链末端。通过“点击”反应，得到高分子/碳复合材料复合材料。这两种方法结合就得到了无机纳米粒子/高分子/碳复合材料。

基于以上研究背景，本论文首先采用以二氧化钛纳米管作为基体，通过SI-ATRP技术将聚N, N-二乙基胺基甲基丙烯酸乙酯(PDEAEMA)聚合物链修饰在其表面上，并在TiNT-g-PDEAEMA上进行叠氮化处理得到TiNT-g-PDEAEMA-N3，作为反应一端；再利用氧化石墨烯作为基体，依次利用表面修饰剂和炔基化试剂将炔基修饰在氧化石墨烯表面得到GO-C≡CH为反应另一端；最后利用“点击”化学(“Click” chemistry)方法，得到二氧化钛纳米管/PDEAEMA/氧化石墨烯三元复合材料。
主要研究内容如下：                                                                      

1. 通过水热法利用P25二氧化钛纳米粉体制备出二氧化钛纳米管，用溴代多巴胺引发剂对二氧化钛纳米管进行表面修饰，通过SI-ATRP方法将DEAEMA单体聚合在修饰了溴代多巴胺引发剂的二氧化钛纳米管表面，制备出TiNT-g-PDEAEMA复合物。将表面高分子链PDEAEMA末端进行叠氮化处理，通过亲核取代将高分子末端的溴取代为叠氮基，得到TiNT-g-PDEAEMA-N3。透射电子显微镜图片表明二氧化钛纳米管内径均一、长度均匀、分散性良好，空心结构明显；傅立叶变换红外光谱结果表明通过SI-ATRP反应后二氧化钛纳米管表面成功的接枝上PDEAEMA高分子链；傅立叶变换红外光谱结果表明通过叠氮化反应后二氧化钛纳米管表面上PDEAEMA高分子链末端成功连接上叠氮基。

2. 通过Humers法利用石墨粉制备出片层结构的氧化石墨烯，依此对氧化石墨烯表面进行酰氯化处理，引入活泼氯基团，使用炔基化试剂，将氧化石墨烯表面的氯基团亲核取代为炔基，得到GO-C≡CH。扫描电子显微镜和透射电子显微镜结果表明合成的氧化石墨烯为薄纱半透明状的片层结构，且有部分褶皱；XRD衍射图则显示出制备的氧化石墨烯具有较强的衍射峰；红外光谱图中炔基吸收峰的出现，也表明在氧化石墨烯的表面已经成功引入了炔基。最后将TiNT- g-PDEAEMA-N3与GO-C≡CH在Cu(Ⅰ)的催化下发生“点击”反应，得到二氧化钛纳米管/PDEAEMA/氧化石墨烯的三元复合物，即TiNT-g-PDEAEMA-GO。随后表征的红外光谱图显示叠氮基和炔基在2100 cm-1左右吸收峰的完全消失，叠氮基与炔基发生了点击反应，成功合成了TiNT-PDEAEMA-GO聚合物。