Applied Surface Science|我院王利平课题组在有机/无机杂化材料领域取得重要进展

　　近日，我院王利平课题组在可控活性自由基聚合制备有机/无机杂化材料领域取得新的研究进展，利用无金属原子转移自由基（ATRP）聚合制备出SiO₂- g -PMMA杂化材料并将其以层的形式固化在织物表面，改性层展现出了优异的超疏水性和亲油性。相关成果以“Preparation of SiO₂- g -PMMA hybrid materials employing different photocatalysts of metal-free ATRP and its application for oil-water separation”为题发表在《Applied Surface Science》（中科院1区、TOP期刊，2022年发布的影响因子达到7.392）期刊上。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2022.156288。

　　随着现代科技的发展,单一性能的材料已不能满足人们的需要。目前通过两种或多种材料的性能互补和优化可以制备出性能优异的复合材料。无机材料具有高强度、高刚性、高硬度、性能长期稳定、使用寿命长，可作为结构材料同时由于其光谱谱线较窄又可作为应用广泛的光、电、磁等功能材料。但是,无机材料存在韧性差、加工成型困难且难以均匀分散在有机溶剂里的弊端。有机材料具有较好的韧性和易加工性，正好可以改善无机材料的缺点。有机-无机杂化材料是有机高分子材料和无机材料在纳米尺度，甚至分子尺度上结合的复合材料，与传统意义上的复合材料有很大的区别。自1984年Schmidt等人提出了有机-无机杂化材料的概念以来，就成为科学工作者的研究热点并就得到了迅猛的发展，广泛地应用在光、电、磁、涂层、催化、生物医用、化学传感器等众多领域。

　　原子转移自由基聚合（ATRP）是“主链接枝法（grafting from）”的实现方式之一，是活性可控自由基聚合的一种。ATRP在制备表面改性杂化材料方面的一个优势是，通过使用商业上可直接获得的或容易合成的α-卤代酯或苄基卤代物将功能性ATRP引发剂成功地固定在平面、凹、或凸表面上，然后加入各种类型的单体将靶向底物功能化。另一个优势是，ATRP体系适用于多数单体，反应条件温和，对单体功能性基团和杂质具有耐受性，可以在底物上合成具有可控分子量，分子量分布窄的嵌段、星型、梳状、梯度和超支化的聚合物链。传统的ATRP以低价过渡金属卤化物为催化剂，使得反应需要在无水无氧的严苛环境下进行，而且过渡金属离子的存在会使产品老化变色，限制了产品在许多领域的应用。无金属ATRP由于彻底摆脱了过渡金属离子的干扰、光源容易获得、副反应少、聚合过程时空可控等优点，引起了研究者的广泛关注。

　　该课题组采用无金属ATRP法制备了SiO₂- g -PMMA杂化材料，并将其以层的形式固化在织物表面。系统地比较了几种不同类型的典型光催化剂在制备SiO₂- g -PMMA杂化材料中的催化机理和效果并探讨了SiO₂- g -PMMA改性层的疏水亲油效果。首先用偶联剂处理纳米SiO₂颗粒表面的大量羟基，然后将小分子引发剂与偶联剂修饰的纳米SiO₂结合，形成大分子引发剂。大分子引发剂引发甲基丙烯酸甲酯(MMA)形成接枝密度高、分子量可设计、分子量分布窄的SiO₂- g -PMMA纳米杂化材料。最后，将SiO₂- g -PMMA纳米杂化颗粒以层的形式固化在织物表面，改性层表现出优异的超疏水性，在自清洁和油水分离方面展现出了良好的应用前景。

　　聊城大学为该论文第一署名单位，2020级硕士研究生苏慧玲为论文第一作者，王利平教授和李光教授为论文通讯作者。该研究获得山东省自然科学基金和聊城大学科研基金的支持。该课题组近年来在Carbon、Chemical Engineering Journal、Science china materials、European polymer journal、Journal of Colloid and Interface Science等知名期刊发表多篇论文，积极推动了有机/无机杂化材料的研发和应用。

(审核人：李伟）