基于贻贝仿生化学的碳纳米复合材料及荧光高分子纳米探针构筑研究
本文选题:碳纳米材料 + 荧光高分子 ; 参考:《广西大学》2015年硕士论文
【摘要】:开发碳纳米复合材料对科技进步和社会发展具有重要意义。近些年来,碳纳米高分子复合材料以其优异的综合性能引起研究者的兴趣,并取得了较大的发展。但现有的制备方法,普遍存在一些问题。如共价法要求碳纳米材料有可以反应的活性位点,而碳纳米材料表面的官能团很少或没有,同时共价制备法会对碳纳米材料的结构造成破坏。非共价法制备出的复合材料相互作用力较弱。为此,探究新方法、开辟新工艺、研究新物质对开发性能优异的碳纳米复合材料势在必行。而贻贝仿生化学是近几年发展起来的一种绿色、环保化学,可以对几乎所有固体进行表面修饰、改性。目前,利用贻贝仿生化学对碳纳米材料的修饰已有报道,但鲜见借助贻贝仿生化学构筑碳纳米高分子复合材料,尤其是具有响应性的碳纳米高分子复合材料的报道。同时,已有用多巴胺制备荧光纳米粒子的报道,但用其制备真正意义上的荧光高分子的报道却很少。因此,本论文从实际出发,全面思考,提出了基于贻贝仿生化学构筑碳纳米高分子复合材料和荧光高分子的思路。论文实验部分有第二、三、四章,共计三章。其中,依次分别为:基于贻贝仿生化学的碳纳米管复合材料的构筑研究,基于贻贝仿生化学的氧化石墨烯复合材料的构筑研究和基于贻贝仿生化学的荧光高分子构筑研究。相应各章的具体内容如下:(1)第二章为基于贻贝仿生化学的碳纳米管复合材料的构筑研究。鉴于碳纳米管的结构特点,结合多巴胺碱性自聚的特性,对碳纳米管进行多巴胺化,在其表面形成一层聚多巴胺膜。然后,将可逆加成-断裂链转移聚合的链转移剂反应在碳纳米管-多巴胺表面,作为下一步反应的链转移剂。最后,通过聚合反应将聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的聚合连接在碳纳米管表面,形成分散稳定性良好的碳纳米管高分子复合材料。(2)第三章为氧化石墨烯高分子复合材料的构筑。将石墨粉进行氧化,得到氧化石墨烯。然后,同第二章,对氧化石墨烯进行多巴胺化。利用可逆加成-断裂链转移聚合法,制备聚丙烯酸和聚(N-异甲基丙烯酰胺)。最后,在碱性环境下,氧化石墨烯-多巴胺和聚丙烯酸、聚(N-异甲基丙烯酰胺)分别反应,制备相应的高分子碳纳米复合材料。在此基础上,探究了高分子碳纳米复合材料的分散性和溶液稳定性。氧化石墨烯/聚(N-异丙基丙烯酰胺)和氧化石墨烯/聚丙烯酸纳米复合材料不仅具有良好的水溶液及有机溶剂分散性,还分别具有温度和pH响应性。(3)第四章为基于贻贝仿生化学的荧光高分子构筑。首先,通过RAFT聚合和多组分反应制备侧链含有多巴胺的高分子。然后与PEI反应,得到荧光高分子纳米粒子。这种制备荧光高分子的新方法,不仅取材于没有荧光特性的多巴胺和多氨基化合物,同时具有反应条件温和的特点,如室温,空气,水溶液和无需金属催化剂等。结果表明,这种荧光高分子具有很强的荧光,好的分散性和生物相容性,及卓越的光稳定性。因此,它们在生物医学方面有一定的应用前景。
[Abstract]:The development of carbon nanocomposites is of great significance to the progress of science and technology and the development of society. In recent years, carbon nanocomposites have aroused the interest of researchers with their excellent comprehensive properties, and have made great progress. However, there are some common problems in the existing preparation methods. For example, the covalent method requires carbon nanomaterials to react. There are few or no functional groups on the surface of carbon nanomaterials. At the same time, covalent preparation will cause damage to the structure of carbon nanomaterials. The interaction force of the composite materials prepared by non covalent method is weak. Therefore, the new method is explored, new technology is opened up, and the potential of new carbon nanocomposites with excellent performance can be studied. The biomimetic chemistry of mussels is a green, environmental chemical developed in recent years, which can modify almost all solids. At present, the modification of carbon nanomaterials with bionic chemistry of mussels has been reported, but it is rarely seen by the biomimetic chemistry of mussels to build carbon Nanopolymer composites, especially in response. Carbon nanocomposite materials have been reported. At the same time, there have been reports of the use of dopamine to prepare fluorescent nanoparticles, but there are few reports on the preparation of real fluorescent polymers. Therefore, in this paper, we put forward a comprehensive reflection on the fabrication of carbon nanocomposites and fluorescent polymers based on the biomimetic chemistry of mussels. There are second, third, four chapters and three chapters in the experiment. Among them, the construction of carbon nanotube composites based on bionic chemistry of mussels, the study of the construction of graphene oxide composite materials based on bionic chemistry of mussels and the study of the biomimetic polymer architecture based on the bionic chemistry of mussels. The content of the body is as follows: (1) the second chapter is the construction of carbon nanotube composites based on the bionic chemistry of mussels. In view of the structure characteristics of the carbon nanotube and the characteristics of the basic self polymerization of dopamine, the carbon nanotubes are dopamine and a layer of dopamine film is formed on the surface of the nanotube. Then, the chain transfer of the reversible addition fracture chain transfer polymerization is carried out. The transfer agent reacts on the surface of the carbon nanotube dopamine as the chain transfer agent for the next reaction. Finally, the polymerization of the polyethylene glycol methyl ether methacrylate is connected to the surface of the carbon nanotube by polymerization. (2) the third chapter is the polymer composite of graphene oxide. The graphite powder is oxidized and graphene oxide is obtained. Then, with second chapters, the graphene oxide is dopaminated. Polyacrylic acid and poly (N- isomethylene acrylamide) are prepared by reversible addition - fracture chain transfer polymerization. Finally, in alkaline environment, oxygen fossils - dopamine and polyacrylic acid, poly (N- isomethacryl) On the basis of the reaction, the dispersion and solution stability of the polymer carbon nanocomposites were investigated. The dispersibility of the aqueous solution and the organic solvent was not only obtained by the graphene oxide / poly (N- isopropylacrylamide) and graphene oxide / polyacrylic acid nanocomposites. There are also temperature and pH responsiveness. (3) the fourth chapter is a fluorescent polymer structure based on the biomimetic chemistry of mussels. First, the polymer with dopamine in the side chain is prepared by RAFT polymerization and multi component reaction. Then, the fluorescent polymer nanoparticles are obtained by reaction with PEI. The optical properties of dopamine and polyamino compounds are characterized by mild reaction conditions, such as room temperature, air, aqueous solution, and no metal catalysts. The results show that the fluorescent polymers have strong fluorescence, good dispersibility and biocompatibility, and excellent photostability. Therefore, they have a certain extent in biomedicine. Application prospects.
【学位授予单位】:广西大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB33
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,本文编号:2001513
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