多巴胺改性碳納米管-殼聚糖復合材料的制備及其防污性能研究.pdf

1、環(huán)境友好型防污劑在解決海洋生物污損方面起到日趨重要的作用。殼聚糖(CS)具備優(yōu)秀的生物相容性、抑菌性。碳納米管的結(jié)構(gòu)與聚合物近似，將碳納米管與殼聚糖復合，不僅能利用生物大分子的親水性來改善碳納米管的分散性，更可能實現(xiàn)不同材料性能的互補或協(xié)同作用，為其在防污領(lǐng)域的廣泛應用提供條件。
　　本論文以碳納米管、殼聚糖為基本研究材料，以多巴胺為橋梁材料，進行納米復合材料的制備，并通過電化學測試技術(shù)、抑菌及抑制硅藻實驗分別對復合材料的緩蝕及防

2、污性能進行了表征。主要工作如下:
　　(1)利用多巴胺在不同pH值條件下（堿性、酸性）的不同反應方式對碳納米管進行溫和的包覆改性。通過實驗證實了改性效果，兩種改性方法均有效改善了碳納米管的分散性，其中經(jīng)多巴胺單分子層(micaDA)修飾后的多壁碳納米管(MWCNTs)表面存在大量氨基集團，在水溶液中的分散性和穩(wěn)定性更高;聚多巴胺包覆的碳納米管(PDA-MWCNTs)復合材料中碳納米管管壁外均勻包覆了厚度約為4 nm的PDA層，而m

3、icaDA-MWCNTs上多巴胺單層膜膜厚較薄，整體熱失重率遠低于PDA-MWCNTs。
　　(2)結(jié)合殼聚糖的螯合作用引入納米銀粒子，以聚多巴胺包覆的碳納米管作為模板，CS作為保護劑和穩(wěn)定劑，通過液相還原法制備得到聚多巴胺包覆碳納米管/納米銀/殼聚糖復合材料(CS/PDA-MWCNTs/Ag)復合溶膠，改變反應條件得到最佳制備工藝條件。復合溶膠中PDA-MWCNTs的管壁及溶膠中均勻分散著AgNPs顆粒;納米銀與CS及PDA-M

4、WCNTs復合，改善了CS的熱穩(wěn)定性。抑菌試驗表明，復合溶膠對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌及鰻弧菌的最低抑菌濃度分別為4μg/mL、5μg/mL及5.5μg/mL，表現(xiàn)出優(yōu)異的抑菌性能及廣譜抑菌性能。電化學阻抗譜與極化測試表明復合溶膠是一種混合型緩蝕劑，對腐蝕難度和腐蝕速率的性能都有較好的提升，復合溶膠中的幾種材料的協(xié)同效應，在基體表面形成多元保護膜，增強了材料的緩蝕性能。
　　(3)通過控制溶液的pH值，在酸性條件下制備了單層多巴胺

5、改性的多壁碳納米管，然后以戊二醛作為反應中間橋梁，共價接枝制備得到碳納米管/多巴胺/殼聚糖復合材料。TEM照片表明，CS/micaDA-MWCNTs復合材料的管壁外面和管端都被約為6nm厚的膜層均勻包覆起來。采用多巴胺單層膜包覆碳納米管，達到了不破壞碳納米管結(jié)構(gòu)同時又增加碳納米管表面活性基團數(shù)量的目的，從而增加了復合材料中殼聚糖的接枝量，TGA分析表明，殼聚糖的接枝量約為71.78％復合材料的熱性能得到提升。抑制硅藻生長實驗表明，由于碳