由于聚合物分子具有较强的机械稳定性、较高的热稳定性和化学稳定性、良好的可加工性和丰富的相行为和自组装特性,且聚合物分子形成的聚集体与小分子聚集体相比具有更高的稳定性,近年来人们对于聚合物的分子的自组装行为及其形成的微纳米材料的研究给予了很大关注。利用胶体与界面化学的基本原理和实验技术可以为微纳米材料的制备及分子自组装提供了一定的理论基础和实验方法;同时,有关聚合物自组装以及微纳米材料制备的研究又可以丰富胶体化学的研究内容。我们实验室曾利用双亲嵌段共聚物在液/液界面及气/液界面上的吸附和自组装制备了多种嵌有金属纳米颗粒的聚合物复合薄膜。本论文是在实验室研究工作的基础上,探索并发展了一种可在气/液界面得到复合薄膜的简易方法,并系统研究了各种因素对复合薄膜形貌的影响。功能性聚合物的微纳米结构的制备和研究,不仅具有学术研究价值,并且还具有实际应用价值。本论文还利用乳液挥发法合成了共轭聚合物PFO的纳米颗粒,并通过混合聚苯乙烯(PS)调控了纳米颗粒中PFO的β相含量,研究了其光催化性能。具体来讲,本论文开展了以下四部分研究工作:1.一种在气/液界面上制备聚合物微纳米结构的新方法将嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌-聚(2-乙烯基吡啶)(PS-b-P2VP)溶解在DMF/氯仿混合有机溶液中,并与硝酸银水溶液形成大且平的液/液界面。预期PS-b-P2VP会基于乳液诱导的自组装和吸附过程在液/液界面上形成多级组装的微纳米结构。然而,令人感到惊奇的是,一层薄薄的自支持薄膜迅速出现在了气/液界面上。我们对薄膜的结构、形貌和组成进行了细致的表征,并深入探讨了其形成机理。当混合有机溶液与水溶液形成液/液界面后,由于强极性的DMF与水是相混溶的,DMF会携带聚合物分子以液滴的形式迁移到水溶液中,同时水也会向有机溶液中迁移。这是由于ouzo效应引起的自发乳化作用,结果在水相和有机相中分别形成了水包油和油包水的乳液。由于水与DMF之间的相溶性,在水相中的水包油乳液液滴中的DMF会向水相中扩散,从而引发聚合物分子的自组装,形成了棒状胶束、球形胶束和囊泡等。这些聚集体在气/液界面吸附,形成了具有纳米线、纳米球、空心球和泡沫等形貌的复合薄膜。其中,当薄膜有纳米线构成时,纳米线是平行排列的,且长度可以达到数百微米甚至更长。通过改变聚合物或者银离子的浓度、有机相中DMF与氯仿的比例、有机相与水相的体积比和嵌段共聚物的链长等,可以有效地调控形成的薄膜的形貌。当薄膜形成后,一些银离子进一步被KBH4溶液处理后,被还原成了银纳米颗粒。这种嵌有银纳米颗粒的复合薄膜还表现出了一定的催化活性。2.嵌段共聚物分子结构及无机组分对薄膜结构和形貌的影响为了检验这一组装方法的适用性,将这一技术应用到了其它聚合物体系,如PS嵌段链长相当而P2VP嵌段链长明显不同的一系列PS-b-P2VP分子中,系统研究了 P2VP链长对薄膜形貌的影响。结果发现,嵌段链长对聚集体的自组装行为和最终形成的薄膜的形貌和结构有重要影响。研究发现当固定PS链长时,随着P2VP链长及实验条件的变化,PS-b-P2VP除了形成由平行排列的纳米线构成的薄膜外,还形成了泡沫状薄膜等。我们还观察了无机组分(AuCl4-和AuCl2-)对PS-b-P2VP形成的薄膜形貌的影响,并利用分子模拟结果对这种影响作了解释。由于这两种配离子的构型及其与PVP链中的吡啶基的配位相互作用的不同,对嵌段共聚物的自组装行为和形成的薄膜形貌产生了非常重要的影响:由具体实验条件的不同,前者形成了纳米线及片状结构构成的薄膜,而后者则形成了具有泡沫结构的薄膜。在本论文中还选择了聚苯乙烯-嵌-聚(4-乙烯基吡啶)(PS-b-P4VP),构建了 PS-b-P4VP/Ag 和 PS-b-P4VP/Au 两种复合薄膜,研究了其形成过程和机理,并结合本章前一部分的研究,探讨了 P2VP和P4VP中吡啶氮原子的取代位置对薄膜形貌的影响。例如,当PS-b-P2VP形成纳米线时,对于一定分子组成的聚合物而言,纳米线的直径是一定的;但当PS-b-P4VP形成纳米线时,纳米线的宽度却随着无机组分的浓度的变化而变化。制备的这些聚合物基复合薄膜中的的贵金属纳米颗粒在异相催化实验中表现出了较高的催化活性和稳定性,还可以作为SERS基底,用于分子探测。3.直径可控的纳米线二维阵列结构的组装选用具有一定分子结构的PS-b-P2VP进行组装时,可在气/液界面上得到直径为43nm的平行排列的纳米线结构。纳米线的内核为PS,外壳为P2VP/Ag。因此,通过添加PS,使其嵌入内核中,可以实现对纳米线直径的调控。本节以PS和PS-b-P2VP的DMF/氯仿混合溶液为下相,AgN03的水溶液为上相,在气/液界面上得到了直径在45至247 nm之间可调控的平行排列的纳米线阵列。为了研究均聚物与嵌段共聚物的混合组装行为,我们选用了三种分子量不同的PS,其分子量分别小于、接近和大于嵌段共聚物中PS嵌段的式量,研究了其对纳米线结构的影响。当添加的PS的分子量小于嵌段共聚物中PS嵌段的式量时,纳米线的直径随着添加的PS的比例的增加逐渐增加。当PS的分子量接近PS嵌段的式量时,纳米线的直径随着添加比例的增加先逐渐增加后达到饱和值。当添加PS的分子量高于PS嵌段的式量时,添加后纳米线的直径明显大于纯嵌段共聚物形成的纳米线的直径,但是基本不随添加比例的改变而改变。这与不同分子量的PS在嵌段共聚物形成的PS微相中的不同的存在状态有关。4.PFO纳米颗粒中的β相含量的调控及其光催化性能通过聚合物/聚合物共混、纳米空间限制和乳液溶剂蒸发之间的协同作用,得到了具有较高β相含量(50%)的PFO纳米颗粒和PFO/PS杂化纳米颗粒,并通过旋涂方式得到PFO和PFO/PS混合物的薄膜,并用UV-vis吸收光谱和荧光光谱对纳米颗粒和薄膜进行了表征,发现纳米颗粒中的β相含量与混合的PS的分子量、混合比例以及纳米颗粒的粒径相关。杂化纳米颗粒中的β相含量随着添加的PS的分子量的增加先增加后达到饱和,且随着添加的PS的质量的增加先逐渐增加后基本保持不变。与小粒径的纳米颗粒相比,大粒径的纳米颗粒中β相的含量明显提高。选用这些纳米颗粒作为催化剂进行了罗丹明-B的光催化降解研究,发现具有较高β相含量的PFO纳米颗粒表现出了更好的光催化效果。