聚多巴胺功能修飾及原位化學(xué)還原法制備納米Ag復(fù)合材料.pdf

1、作為納米材料的一員，銀(Ag)納米粒子除了具有高導(dǎo)電導(dǎo)熱、催化、殺菌等優(yōu)異的性能外，還具有納米效應(yīng)，在催化、敏感、殺菌及光、熱、電、磁等方面顯示出獨特的優(yōu)異性能。Ag納米粒子連續(xù)致密的固定在聚苯乙烯(PS)微球表面形成核殼結(jié)構(gòu)的PS/Ag微球或Ag納米粒子均勻分散的固定在CNTs表面形成的CNT/Ag納米復(fù)合材料在低溫超導(dǎo)、催化劑、生物傳感器、表面增強拉曼散射、抗菌等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。聚多巴胺(PDA)是一種環(huán)境友好的生物大分子，它可

2、以通過多巴胺的自聚合緊緊的粘附在多種有機和無機基體表面形成均勻的包覆層。一方面聚多巴胺具有很好的親水性，能有效改善疏水基體在水溶液中的分散性;另一方面PDA結(jié)構(gòu)中含有大量的酚羥基和含氮基團，這些化學(xué)活性基團是很好的二次反應(yīng)平臺，尤其是對銀離子等有很強的吸附性，同時PDA還具有弱還原性，能將吸附的銀離子原位還原為Ag納米粒子固定在包覆PDA的基體表面。本研究采用PDA功能修飾及原位化學(xué)還原法制備了納米Ag復(fù)合材料，具體內(nèi)容如下:
　

3、　 (1)采用PDA功能修飾及原位化學(xué)還原法制備了核殼結(jié)構(gòu)的PS-PDA/Ag微球。首先通過多巴胺的自聚合在PS微球表面包覆PDA，PDA結(jié)構(gòu)中的酚羥基和含氮基團可將溶液中的銀氨離子吸附在PS-PDA微球表面，同時PDA的弱還原性能將吸附的銀氨離子還原為Ag納米粒子固定在PS-PDA微球表面并作為催化活性點。然后以葡萄糖為還原劑使溶液中的銀氨離子在已形成的Ag納米粒子上繼續(xù)還原長大，形成致密連續(xù)的Ag層，從而得到核殼結(jié)構(gòu)的PS-PDA

4、/Ag微球。研究了多巴胺濃度對PDA包覆層厚度及銀還原效果的影響、AgNO3濃度對銀還原效果的影響，并對制備的樣品進行TGA、SEM、XRD、XPS、接觸角、導(dǎo)電測試。結(jié)果表明，可通過增加多巴胺濃度增加PDA層的厚度;PS-PDA表面的Ag納米粒子的粒徑隨PDA層厚度的增加而減小、隨AgNO3濃度的增加而變大;Ag納米粒子負載量隨PDA層厚度和AgNO3濃度的增加變得致密，當多巴胺濃度為2g·L-1，AgNO3濃度為10g·L-1時，A

5、g納米粒子能在PS-PDA微球表面形成連續(xù)、致密的Ag層，此時PS-PDA/Ag核殼微球的導(dǎo)電率約為10S·cm-1，密度為1.8g·cm-3。
　　 (2)對CNTs進行了PDA功能修飾，然后利用PDA結(jié)構(gòu)中的酚羥基和含氮基團對銀氨離子的吸附性和PDA的弱還原性將Ag納米粒子均勻分散的固定在CNT-PDA表面，制備了CNT-PDA/Ag納米復(fù)合材料。研究了多巴胺濃度對PDA層厚度的影響及PDA層對CNTs在水溶液中分散性的影響

6、，并對制備的樣品進行HR-TEM、TGA、XRD、XPS等測試。結(jié)果表明，可以通過增加多巴胺濃度增加PDA層的厚度;PDA功能修飾后的CNT-PDA能穩(wěn)定的分散在水溶液中;當多巴胺濃度為2g·L-1，AgNO3濃度為10g·L-1時，球狀A(yù)g納米粒子能在均勻分散的固定在CNT-PDA表面，此時Ag納米粒子的粒徑約為3-4nm，且粒子之間的間距小于10nm。
　　 通過控制反應(yīng)條件，如多巴胺濃度、AgNO3濃度等，可以制備不同PD