[发明专利]一种电聚合聚多巴胺-碳纳米管复合膜的制备方法

说明书

一种电聚合聚多巴胺‑碳纳米管复合膜的制备方法，涉及聚多巴胺涂层制备技术领域。本发明的目的是为了解决传统化学涂覆方式对多巴胺利用率低、难以控制聚多巴胺层生长厚度和膜孔径以及聚多巴胺层不均匀、不紧密的问题。方法：将碳纳米管‑聚醚砜复合膜作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，以铂片作为辅助电极，以反应液B作为电解液，采用循环伏安法，在碳纳米管‑聚醚砜复合膜表面制备电聚合多巴胺层，再用去离子水冲洗3～5次，得到电聚合聚多巴胺‑碳纳米管复合膜。本发明可获得一种电聚合聚多巴胺‑碳纳米管复合膜的制备方法。

技术领域

本发明涉及聚多巴胺涂层制备技术领域，具体涉及一种电聚合聚多巴胺-碳纳米管复合膜的制备方法。

背景技术

膜是一种半透性材料，在驱动力作用下(如压力、浓度、电势差等)，水分子可透过膜进入渗透液中，而水中的溶质则被截留。相较于传统工艺，膜分离技术在处理水的过程中不用过量添加化学试剂，不引入二次污染，且具有更高的分离效率，因此成为解决当前水环境污染问题的重要技术。其中，纳滤膜在全球范围内得到了广泛的应用，特别是在水和废水处理、制药和生物技术以及食品工程方面。

仿生粘合法作为新兴的纳滤膜制备方法备受关注，以多巴胺为基础的仿生粘合法操作过程简便、适用范围广，聚多巴胺层可以在浸没在多巴胺溶液中的任何材料上形成，并通过与材料表面的强共价和非共价相互作用紧密结合，形成高度稳定的涂层。同时由于儿茶酚基团的存在，聚多巴胺涂层可作为反应平台，通过迈克尔加成反应和席夫碱反应在材料表面进行新的功能化修饰，引入特定的化学物质。

迄今为止，在膜上制备聚多巴胺层的方式仍停留在化学涂覆法，即通过多巴胺单体在碱性环境和氧的存在下氧化-自聚，在膜上生成一层聚多巴胺涂层。尽管由聚多巴胺包覆的膜的亲水性、抗污染性和分离性能都有显著的增强，但仅由多巴胺氧化-自聚产生聚多巴胺的过程，涉及到聚多巴胺聚合到膜和多巴胺聚合到纳米颗粒之间的竞争，因此难以控制聚多巴胺层的生长。此外，该反应过程耗时较长，聚多巴胺颗粒倾向于自我团聚，多巴胺的转化率较低，生成的聚多巴胺稳定性差。同时，在膜表面通过化学涂覆制得的聚多巴胺层通常出现不均匀、不紧密的情况。因此，如何在膜表面上高效、环保制备均匀的聚多巴胺涂层对聚多巴胺的应用至关重要。

发明内容

本发明的目的是为了解决传统化学涂覆方式对多巴胺利用率低、难以控制聚多巴胺层生长厚度和膜孔径以及聚多巴胺层不均匀、不紧密的问题，而提供一种电聚合聚多巴胺-碳纳米管复合膜的制备方法。

一种电聚合聚多巴胺-碳纳米管复合膜的制备方法，按以下步骤进行：

一、将聚醚砜微滤膜充分润湿，得到预处理后的基膜；将单壁碳纳米管分散于分散剂中，在冰浴下超声破碎，离心后去除上清液，得到反应液A；将反应液A抽滤至预处理后的基膜上，然后用去离子水抽滤，烘干，得到碳纳米管-聚醚砜复合膜；将磷酸缓冲液经预处理后，加入盐酸多巴胺，搅拌均匀后，得到反应液B，经预处理后的磷酸缓冲液的体积与盐酸多巴胺的质量的比为(0.5～1.5mL)：1mg；

二、在氮气保护下，将碳纳米管-聚醚砜复合膜裁剪后作为工作电极，以饱和甘汞电极作为参比电极，以铂片作为辅助电极，以反应液B作为电解液，采用循环伏安法，在碳纳米管-聚醚砜复合膜表面制备电聚合多巴胺层，再用去离子水冲洗3～5次，得到电聚合聚多巴胺-碳纳米管复合膜。

本发明的原理：在弱碱性环境下，由于氧气等氧化剂的存在，多巴胺可在水溶液中自聚合，通过多个氧化还原反应，生成一系列具有不同分子量的低聚物。这些低聚物一部分通过共价键交联，形成高聚物；同时多巴胺、多巴胺的低聚物、高聚物通过非共价自组装形成组装体，生成聚多巴胺。在电聚合多巴胺的过程中，通过外加电场的方式，加快多巴胺聚合过程中的氧化还原反应进程，提高反应速率，加速多巴胺向聚多巴胺转化的进程，显著缩短聚合所需的反应时间。

本发明的有益效果：