[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有效

专利信息
申请号: 202110436583.2 申请日: 2021-04-22
公开(公告)号: CN113121859B 公开(公告)日: 2022-09-02
发明(设计)人: 吕东伟;马军;张雅泓;邱微;周宗尧 申请(专利权)人: 哈尔滨工业大学
主分类号: C08J7/04 分类号: C08J7/04;C08J7/056;C08J7/06;C08L81/06;C25D9/02
代理公司: 哈尔滨华夏松花江知识产权代理有限公司 23213 代理人: 侯静
地址: 150001 黑龙*** 国省代码: 黑龙江;23
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摘要:
搜索关键词: 一种 聚合 多巴胺 纳米 复合 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:

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