纳米粒子因具有小尺寸效应、量子隧道效应和表面效应等而表现出奇特的光、电、磁等性质,在催化、传感、生物医学、生物陶瓷等方面有广泛用途。由于具有高的比表面积,纳米粒子易聚集而失去其特性。因此常常将纳米粒子进行表面修饰或者将其嵌入到基质中。聚合物由于具有较高的化学稳定性和机械稳定性,并且易于加工,故常被用作镶嵌纳米粒子的基质。为形成纳米粒子/聚合物复合结构,人们发展了多种方法。本论文采用了两种简单有效的方法制备了纳米粒子/聚合物复合结构：一种方法是,以两亲聚合物聚(2-乙烯基吡啶)(P2VP)氯仿溶液为有机相,醋酸铜、硫酸铜和氯金酸水溶液分别为水相形成液/液界面,聚合物与金属离子或金属配离子在液/液界面上通过吸附、聚集、自组装为一层致密的复合薄膜；另一种方法则是,以嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌-聚丙烯酸-嵌-聚苯乙烯(PS-b-PAA-b-PS)的二甲基甲酰胺(DMF)/氯仿溶液为有机相,以醋酸铅或醋酸镉的水溶液为水相形成液/液界面。借助于有机相与水相发生的物质交换,在有机相中形成了大小不一的油包水的乳液液滴。聚合物和金属离子以乳液液滴为模板进行吸附、聚集、组装。由于乳液液滴不稳定,它们在平的液/液界面上吸附、组装,最终形成了复合薄膜。这些复合薄膜中的金属离子或者金属配离子经KBH4处理后被还原为金属(Au或Cu)纳米粒子,经H2S气体处理后生成硫化物(PbS或CdS)半导体量子点。1.嵌有Cu纳米粒子的聚合物复合薄膜以P2VP氯仿溶液为有机相,醋酸铜或硫酸铜水溶液为水相形成清晰的液/液界面。15天后液/液界面上形成了一层致密的复合薄膜。高分辨透射电子显微镜(HETEM)观察发现,当用醋酸铜水溶液时形成了条状或梭状结构；而用硫酸铜水溶液时则形成了微孔结构。X-射线光电子能谱(XPS)和X-射线衍射谱(XRD)证明,在以醋酸铜水溶液为水相时形成的条状及梭状结构是由Cu(OH)2组成的,这是由于醋酸的弱酸性,醋酸铜的水解所造成的；而以硫酸铜水溶液为水相时形成的微孔结构中的铜则为与吡啶基配位的Cu2+。经KBH4水溶液处理后,这些组分转化为Cu,生成纳米粒子。由于Cu纳米粒子很小,在空气中表面部分被氧化为CuO。以水溶液中KBH4还原对硝基苯酚(4-NP)的反应为模型反应,检验了这两种复合薄膜的催化性能。结果表明,由于铜纳米粒子表面被氧化,故催化反应进行过程中存在孵化期。用不同方法制备的复合薄膜还表现出不同的特点：当用硫酸铜水溶液为水相形成的复合薄膜做催化剂时,由于Cu纳米粒子小,在反应进行过程中,纳米粒子不断从薄膜内部向外迁移且逐渐脱落,另有部分纳米粒子发生了聚集,因此随着使用次数的增加,表观反应常数表现为先逐渐增加后逐渐降低。这类薄膜并不是理想的催化剂。当用醋酸铜溶液为水相形成的复合薄膜为催化剂时,由于条状及梭状的结构是在聚合物薄膜表面上形成的,反应物易于扩散至催化剂表面,且纳米粒子具有较高的稳定性,故表现出高效而持久的催化能。2.嵌有Au纳米粒子的聚合物复合薄膜P2VP氯仿溶液与氯金酸水溶液形成平的液／液界面。一定时间后,发现在该界面上形成了一层致密薄膜。该薄膜为自支持(Free-standing)薄膜,且呈现出缤纷的色彩。该薄膜的形成是聚合物在液／液界面吸附、其中质子化的吡啶基与金属配离子AuCl4-通过静电作用相结合及进一步自组装的结果。TEM观察表明,薄膜由粒径为100至200纳米的微球和微米大小的微胶囊组成,微球和微胶囊单独或者混合分布,且微球内部和微胶囊囊壁上都均匀分布着大量的纳米粒子。XPS谱表明,复合薄膜中含有Au0和Au(Ⅲ)两种存在形态,前者的含量为88%。这说明,形成了金纳米粒子。由于市售氯仿中含有少量作为稳定剂的乙醇,在薄膜形成过程中它恰恰作为还原剂将大部分AuC14-还原为Au。用硼氢化钾水溶液处理后,AuCl4-完全还原为Au,这可由UV-vis光谱证明。热重分析(TG或TGA)表明,复合薄膜具有很好的热稳定性。薄膜中Au含量约为28.9%。以水溶液中KBH4还原4-NP为模型反应探讨了该体系的催化活性。实验表明,该薄膜具有高且持久的催化活性,使反应的活化能降至42.2KJ/mol.3.嵌有PbS或CdS纳米粒子聚合物复合薄膜以醋酸镉或醋酸铅水溶液为水相,以PS-b-PAA-b-PS的DMF和CHCl3混合溶液为有机相形成平的液/液界面。由于水的比重比氯仿低,故水溶液为上相,有机溶液为下相。当DMF和CHCl3体积比为1：1时,在常温下随着放置时间的增加,下相经历了澄清→浑浊→澄清的过程。用动态激光光散射(DLS)监测了这一变化过程中下相内粒子粒度的变化,发现初始澄清阶段下相中含有粒径20至30纳米的聚集体；在浑浊阶段除了20-30纳米的聚集体外,有几百纳米左右的聚集体出现,且随着时间的延长,较大的聚集体的相对含量逐渐降低；当下相再次变清后,大的聚集体基本上消失了。TEM及FF-TEM观察表明,当下相呈现浑浊时,有大量液滴及胶束存在。这说明,小的聚集体为聚合物形成的胶束,而大的聚集体则为乳液液滴。在光学显微镜下也观察到小的液滴。待溶液澄清后在液/液界面上生成了一层致密薄膜。TEM观察表明,薄膜具有泡沫状结构。显然,该泡沫状的薄膜是由下相中的乳液液滴在液/液界面上吸附、融合形成的。XPS表明,薄膜中含有与羧基结合的金属离子及水解而成的金属氧化物或氢氧化物。FTIR光谱证明了金属离子与羧基间的相互作用。经H2S充分处理后,薄膜中金属组分完全转化为金属硫化物,生成了硫化物量子点。实验还表明,改变DMF和CHCl3体积比时,界面上形成的薄膜的形貌也发生了变化。例如当DMF和CHCl3体积比为3：1时,形成的薄膜中含有大量的管状和球状结构；当体积比为1：3时,形成的薄膜是由球状反胶束排列而成的二维点阵结构。