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。碳納米管的結構與聚合物近似，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，更可能實現不同材料性能的互補或協同作用，為其在防污領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、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構同時又增加碳納米管表面活性基團數量的目的，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