聚多巴胺纳米结构组装的研究及其应用探索

发布时间：2020-12-17 05:35

　　基于贻贝仿生的聚多巴胺（PDA）是近年来发展起来的一种多功能聚合物材料。由于其独特的物理化学特性,PDA几乎可以在所有的材料表面形成稳定的涂层,加上其丰富的表面性质,使得PDA在聚合物复合材料、分离膜、生物医药、催化以及能源等领域具有广阔的应用潜力。然而到目前为止,大多数研究是将PDA作为一种表面功能化涂层使用,构建除涂层外的PDA材料有望进一步拓展PDA在上述多个领域的应用前景。本学位论文围绕这一问题,运用简单便捷的合成手段成功制备了聚多巴胺纳米球、纳米管、介孔球及其与银纳米粒子的复合球,探索了这些组装体在聚合物复合材料、能源、催化等领域的应用。具体的研究内容和结果如下:（1）通过控制多巴胺的聚合速率合成了两种不同尺寸的聚多巴胺纳米球（PDAP）,首次将PDAP作为填料加入到聚乙烯醇（PVA）中制备了功能性的PDAP/PVA纳米复合材料,研究了PDAP尺寸对复合材料性能的影响。结果发现,制得的两种PDAP尺寸分别为1040nm和310 nm。PDAP的添加大大提升了PVA基体的结晶性能,相应地,复合材料的机械性能明显增强。加入15 wt%大尺寸的PDAP后,复合材料的结晶度由纯PVA... 

【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：123 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

多巴胺氧化反应形成聚多巴胺的初始步骤[27]

图 1-2 基于氢键、电荷转移和 π-π 堆砌的多巴胺聚合机理[28]re 1-2 mechanism of polymerization of dopamine based on hydrogen bonπ-stacking, and charge transfer PDA 结构研究的深入，部分研究人员倾向于认为 PDA 更多的作用而形成。Bielawski 等[28]利用固体光谱和晶体技术提出了构模型，如图 1-2 所示。他们使用15N 核磁共振（NMR）技术化，其中氮元素主要是以吲哚或者吲哚类型存在，这与之前黑，然而基于13C NMR 数据分析发现氮原子是以饱和态的吲哚饱和的吲哚结构，因此他们提出 PDA 主要是由单体通过氢键3

图 1-3 两条途径形成的聚多巴胺：（A）共价键形成的氧化聚合和（B）多巴胺和吲哚的组装[29]Figure 1-3 Polydopamine synthesis occurs via two pathways: A) a pathway of covalenbondforming oxidative polymerization and B) a newly proposed pathway of physicalself-assembly of dopamine and DHI近年来研究人员对多巴胺的聚合机理提出了一种新的观点，研究发现多巴的聚合主要分为两步：第一步，部分多巴胺单体通过共价作用聚合成吲哚的低体；第二步，低聚体、多巴胺单体和多巴胺醌通过非共价键进行组装，如图所示。Lee 等[29]通过高效液相色谱法（HPLC）和质谱分析发现，在多巴胺聚过程中，相当量的多巴胺并没有聚合而是与多巴胺醌、5，6 二羟基吲哚生成一种自组装的复合物，HPLC 进一步分析发现多巴胺封装在复合物中是非常稳4


本文编号：2921493