聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征
金纳米粒子
文章编号： 1008-9357(2022)01-0077-08DOI: 10.14133/KI.1008-9357.20210411002金纳米粒子/聚吡咯-聚多巴胺电化学免疫传感器曲春波1， 张静怡1， 那立欣1， 罗 静2（1. 上海健康医学院，上海 201318；2. 江南大学化学与材料工程学院，江苏 无锡 214122）摘 要： 以金纳米粒子功能化的聚吡咯-聚多巴胺（PPy-PDA ）为基质材料，构建了电化学免疫传感器用于癌胚抗原（CEA ）的检测。
首先制备了PPy-PDA 复合物，通过聚多巴胺的弱还原性原位还原氯金酸，得到纳米金/聚吡咯-聚多巴胺（Au/PPy-PDA ）纳米复合材料。
该复合材料具有优异的导电性、水分散性和黏附性，能够在电极表面形成均一、稳定且生物相容性优良的导电膜，利用纳米金与癌胚抗体的特殊作用固定癌胚抗体，并通过牛血清白蛋白屏蔽电极表面的非特异性吸附点，从而构筑了一种用于检测CEA 的电化学免疫传感器。
所制备的传感器对CEA 具有特异性、识别性，在最优条件下，对CEA 的线性检测范围为10−12 ～5×10−7 g/mL ，检测下限为0.2 pg/mL 。
此外，还考察了该传感器的重现性和稳定性，并进行了实际样品中CEA 的回收实验。
该传感器具有检测范围宽、检测限低且稳定性好的特点，在生物医学、临床诊断等方面具有潜在的应用价值。
关键词： 电化学免疫传感器；聚吡咯；聚多巴胺；癌胚抗原中图分类号： O632.6 文献标志码： AElectrochemical Immunosensor Based on Gold Nanoparticles/Polypyrrole-PolydopamineQU Chunbo 1, ZHANG Jingyi 1, NA Lixin 1, LUO Jing 2（1. Shanghai University of Medicine & Health Sciences, Shanghai 201318, China; 2. School of Chemical and MaterialEngineering, Jiangnan University, Wuxi 214122, Jiangsu, China ）AuCl −4Abstract: A novel ultrasensitive impedimetric immunosensor was constructed for the detection of carcino-embryonic antigen (CEA) using conductive and adhesive bio-inspired gold/polypyrrole-polydopamine nanocomposites as an immobilization matrix. A polypyrrole-polydopamine (PPy-PDA) complex was first prepared by the polymerization of pyrrole and dopamine, which was then blended with the chloroauric acid solution (HAuCl 4). The in-situ reduction of to gold nanoparticles (Au NPs) by polydopamine led to the successful preparation of gold/polypyrrole-polydopamine nanocomposites (Au/PPy-PDA). Au/PPy-PDA was characterized by Fourier transmission infrared (FT-IR) spectroscopy, scanning electronic microscopy (SEM) coupled with energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) and electrical conductivity test. The dispersion test and adhesion test showed that PPy-PDA possessed good dispersibility in water and outstanding adhesion performance.The electrochemical measurement showed that Au/PPy-PDA not only provided a highly stable and biocompatible matrix for 收稿日期： 2021-04-11基金项目： 国家自然科学基金（51573072）作者简介： 曲春波（1980—），山东青岛人，副教授，从事生物医用高分子的研究。
聚乙烯亚胺电位-概述说明以及解释
聚乙烯亚胺电位-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述部分的内容：聚乙烯亚胺（Polyethylenimine，PEI）是一种重要的合成高分子材料，具有多种特殊的性质和广泛的应用。
它是一种线性聚合物，由乙烯亚胺单体经过聚合反应合成而成。
聚乙烯亚胺具有高分子量、高度分支化、丰富的胺基等特点，使其在许多领域中具有广泛的应用前景。
聚乙烯亚胺是一种具有良好溶解性的高分子化合物，可在多种溶剂中溶解。
其在水中的溶解度较高，并且能与水形成稳定的胶体溶液。
这种溶解特性使得聚乙烯亚胺具有良好的可加工性和可调控性，可通过溶液法、热成型、喷涂等方法制备不同形状和尺寸的材料。
聚乙烯亚胺具有丰富的胺基，这使得它具有良好的亲电性和活性。
这些胺基可以与酸、酸性氧化物等形成氢键、配位键和离子键等相互作用，从而使聚乙烯亚胺在催化、吸附、分离、药物输送等方面发挥重要作用。
此外，聚乙烯亚胺还具有良好的稳定性和生物相容性，可用于制备生物材料、药物载体、膜材料等。
本文将详细介绍聚乙烯亚胺的性质及其在各个领域中的应用。
首先，我们将对聚乙烯亚胺的基本性质进行阐述，包括其化学结构、溶解性、热稳定性等方面的特点。
接下来，我们将重点介绍聚乙烯亚胺在催化、吸附、分离等方面的应用，包括催化剂载体、吸附剂、分离膜等领域的研究进展。
最后，我们将对聚乙烯亚胺的应用前景进行展望，并总结本文的主要内容。
通过对聚乙烯亚胺的性质和应用进行综述，我们旨在促进对聚乙烯亚胺的深入理解和进一步研究，为其在各个领域的应用提供参考和指导。
同时，也为相关领域的科研工作者提供了一个全面了解聚乙烯亚胺的平台。
相信本文对聚乙烯亚胺的研究和应用具有重要意义。
文章结构部分的内容可以描述文章的组织结构和各个部分的主要内容。
以下是文章结构部分的一个可能的内容：1.2 文章结构本文将按照以下结构进行论述和组织：引言部分将概述本文的主题——聚乙烯亚胺电位，并介绍本文的目的和研究背景。
在概述部分，将对聚乙烯亚胺的基本概念进行解释和定义，以确保读者对本文所涉及的主题有所了解。
基于多巴胺的聚氨酯黏合剂的合成与性能
基于多巴胺的聚氨酯黏合剂的合成与性能涂肖雄;孙培育;郑震;王新灵【摘要】通过化学键将多巴胺引入聚氨酯侧链,制备出一种新型的聚氨酯黏合剂.首先通过四步化学反应制备了一种含多巴胺的新型聚氨酯功能扩链剂-多巴胺二羟甲基丙酰胺(DMPA-DA),然后将此扩链剂与1,4-丁二醇(BDO)按不同的比例,制备出一系列含多巴胺的新型聚氨酯热熔胶.利用FT-IR、1H-NMR、GPC、UV-Vis和剪切黏结强度性能测试等手段对该新型聚氨酯的结构和黏附性能进行了表征.结果表明:对于基材聚丙烯(PP),剪切黏结强度随着聚氨酯中多巴胺含量的增加而增强,含多巴胺的聚氨酯其剪切黏结强度达到了0.68 MPa,比不含多巴胺的聚氨酯增强了160％；对于基材低密度聚乙烯(LDPE)、Al、不锈钢,含多巴胺聚氨酯的剪切黏结强度分别达到2.00、1.70 MPa和4.55 MPa,比不含多巴胺的聚氨酯均增强了100％以上.【期刊名称】《功能高分子学报》【年(卷),期】2013(026)001【总页数】7页(P43-49)【关键词】多巴胺;多巴胺二羟甲基丙酰胺;扩链剂;聚氨酯黏合剂;剪切黏结强度【作者】涂肖雄;孙培育;郑震;王新灵【作者单位】上海交通大学化学化工学院,上海200240;上海交通大学化学化工学院,上海200240;上海交通大学化学化工学院,上海200240;上海交通大学化学化工学院,上海200240【正文语种】中文【中图分类】O63贻贝通过分泌贻贝黏附蛋白（MAPs）使其牢固地黏附在各种基材的表面[1－2]，由于它具有超强的万能黏附能力和防水黏附能力，并且具有无毒和生物相容性，因此引起了越来越多的人对其进行仿生的兴趣，以期将其应用到更加广泛的领域。
研究表明，多巴（DOPA）这种氨基酸的大量存在是贻贝黏附蛋白具有超强黏附能力的关键[3－9]，不仅如此，具有邻苯二酚结构的衍生物，如多巴胺（dopamine）等，均具有类似的超强黏附性能[10－11]。
聚乙烯亚胺修饰的mxene量子点
标题：探析聚乙烯亚胺修饰的MXene量子点近年来，聚乙烯亚胺修饰的MXene量子点在材料科学领域备受关注。
MXene作为一种新型二维材料，具有优异的导电性和机械性能，而聚乙烯亚胺的引入则赋予了MXene量子点更多的功能和应用潜力。
本文将从深度和广度两方面进行全面评估，探讨聚乙烯亚胺修饰的MXene量子点的制备方法、性能特点以及在能源存储、传感器等领域的应用前景，并共享个人对这一主题的理解和观点。
一、制备方法聚乙烯亚胺修饰的MXene量子点的制备方法多样，常见的方法包括化学还原法、水热法、电化学法等。
其中，化学还原法是较为常用的方法之一。
通过将MXene与聚乙烯亚胺在一定条件下反应，可以实现对MXene的修饰，形成具有量子尺寸的量子点结构。
值得注意的是，在制备过程中需要控制反应条件，如溶剂选择、反应温度和时间等，以获得理想的量子点结构和优异的性能。
二、性能特点聚乙烯亚胺修饰的MXene量子点具有许多独特的性能特点。
量子点结构赋予了MXene更大的比表面积和更丰富的表面官能团，从而提高了其电化学活性和催化性能。
聚乙烯亚胺的引入加强了MXene量子点的稳定性和可分散性，使其在溶液中的分散性更好，有利于后续的应用。
量子点结构也赋予了MXene更优异的光电性能，使其在光催化和光电器件领域具有广阔的应用前景。
三、应用前景基于聚乙烯亚胺修饰的MXene量子点的独特性能特点，其在能源存储、传感器、光催化等领域具有广阔的应用前景。
在能源存储方面，MXene量子点可作为电极材料应用于电容器和锂硫电池中，具有良好的电化学性能和循环稳定性。
在传感器方面，其优异的光电性能和电化学活性使其成为理想的传感器材料，可用于环境监测和生物传感等领域。
光催化领域也是聚乙烯亚胺修饰的MXene量子点的重要应用方向，其在光解水、光催化还原和光催化氧化等方面展现出潜在的应用价值。
总结和回顾聚乙烯亚胺修饰的MXene量子点作为一种新型功能材料，在能源存储、传感器和光催化等领域表现出了巨大的应用潜力。
复合反渗透膜的制备及表征
研究背景—反渗透膜的应用
…… ... ...
海水/苦 咸淡化
反渗透 膜
产品浓缩 与纯化
纯水/超纯水 生产
工业/市政废 水处理
反渗透膜在应用过程中存在的问题:膜污染、膜通量不高、膜的耐受性差等。
Nanjing Tech University
研究背景—反渗透膜材料
耐氯性，但耐酸碱和抗 微生物降解能力差
Nanjing Tech University
敬请老师批评指正！
Nanjing Tech University
组别
5.77
5480 5480 5480
0.961
3690 1657 2970
83.3
32.7 69.8 45.8
18.4
104.7 52.5 72.4
2
第二组通量相较于之前都有了增大，且通量越大，截留率越小。提高热处 理温度未能有效提高盐截留率。 Nanjing Tech University
总结
Nanjing Tech University
课题研究思路
基于界面聚合法对复合反渗透膜制备及表征
① 配制混合 溶液
② 以无纺布为 底制备复合 反渗透膜
③ 结构表征 性能测试
④ 优化 制膜条件
简单可控
高通量和高脱盐率
容易对其改性
Nanjing Tech University
复合反渗透膜制备流程示意图
复合反渗透膜的制备与表征
报告人： 指导教师： 汪勇 教授
2014年10月
目录
课题背景
复合反渗透膜制备
复合反渗透膜表征与性能测试 总结
Nanjing Tech UБайду номын сангаасiversity
聚多巴胺的氧化还原电位
聚多巴胺的氧化还原电位一、引言聚多巴胺（Polydopamine，简称PDA）是一种具有广泛应用潜力的生物仿生材料，其在界面科学、材料科学和生物医学领域中得到了广泛关注。
聚多巴胺具有优异的附着性、光学特性和电化学活性，这些特性使得它成为一种重要的材料。
本文将介绍聚多巴胺的氧化还原电位及其相关研究进展，包括聚多巴胺的电化学合成方法、氧化还原反应机理以及在能源存储和传感器等领域中的应用。
二、聚多巴胺的电化学合成方法聚多巴胺可以通过简单且可控的电化学方法合成。
常用的合成方法有循环伏安法（Cyclic Voltammetry, CV）、恒流充放法（Galvanostatic Charging and Discharging, GCD）和恒电位法（Potentiostatic Polymerization）。
其中，循环伏安法是最常用的方法之一。
循环伏安法通过在特定电势范围内对溶液中的单体进行氧化还原反应来合成聚多巴胺。
在循环伏安曲线中，当电位增加到一定值时，单体被氧化生成自由基，然后自由基与其他单体发生聚合反应形成聚多巴胺。
这种方法具有操作简单、反应时间短以及产物纯度高等优点。
恒流充放法是另一种常用的电化学合成方法。
该方法通过在恒定电流下对溶液进行电解，使得溶液中的单体发生氧化还原反应并聚合成聚多巴胺。
与循环伏安法相比，恒流充放法可以更好地控制反应速率和产物形貌。
恒电位法是一种简单而有效的合成方法。
该方法通过将电极保持在特定电势下，在溶液中形成一个稳定的氧化还原系统，从而实现聚多巴胺的合成。
这种方法具有操作简便、产物纯度高以及可控性好等优点。
三、聚多巴胺的氧化还原反应机理聚多巴胺的氧化还原反应机理主要涉及到它作为还原剂和氧化剂参与的两个主要反应：单体的氧化和自身的还原。
在聚多巴胺的电化学合成中，单体的氧化反应是首先发生的步骤。
在循环伏安法中，当电位增加到一定值时，单体被氧化生成自由基。
这个过程是一个自由基引发的聚合过程，其中自由基与其他单体反应形成聚多巴胺链。
聚乙烯亚胺的合成及应用
聚乙烯亚胺的合成及应用聚乙烯亚胺（Polyethyleneimine，PEI）是一种重要的聚合物材料，具有广泛的应用领域。
本文将着重介绍聚乙烯亚胺的合成方法和应用。
一、聚乙烯亚胺的合成聚乙烯亚胺的合成方法有多种，常用的方法包括乙烯亚胺的聚合反应、乙烯亚胺的聚合物化反应以及乙烯亚胺的交联反应等。
1. 乙烯亚胺的聚合反应乙烯亚胺的聚合反应是最常用的聚乙烯亚胺合成方法之一。
该反应通常使用过渡金属催化剂，如钯催化剂或铜催化剂。
在适当的反应条件下，乙烯亚胺分子间发生聚合反应，生成线性或分支状的聚乙烯亚胺。
2. 乙烯亚胺的聚合物化反应乙烯亚胺的聚合物化反应是将乙烯亚胺与其他聚合物进行共聚反应，生成聚乙烯亚胺共聚物。
常见的共聚物包括聚酰胺、聚丙烯酰胺等。
该方法可以通过调整反应条件和配比，得到具有不同结构和性质的聚乙烯亚胺共聚物。
3. 乙烯亚胺的交联反应乙烯亚胺的交联反应是通过引入交联剂，将乙烯亚胺分子交联在一起，形成三维网络结构的聚乙烯亚胺凝胶。
常用的交联剂包括环氧化合物、多酸等。
该方法可以调控聚乙烯亚胺凝胶的孔隙结构和力学性能，使其在吸附分离、催化等领域具有重要应用。
二、聚乙烯亚胺的应用聚乙烯亚胺具有丰富的应用领域，以下将介绍其在几个重要领域的应用。
1. 水处理领域聚乙烯亚胺具有良好的吸附性能和离子交换性能，可用于水处理领域中的吸附分离、离子交换和絮凝等工艺。
例如，聚乙烯亚胺可以用于废水中有机物的吸附和去除，同时还可以用于重金属离子的吸附和回收。
2. 医药领域聚乙烯亚胺在医药领域中有广泛的应用，主要用于药物的传递和靶向治疗。
聚乙烯亚胺可以作为药物的载体，通过调控其分子结构和孔隙结构，实现药物的控释和靶向输送，提高药物的治疗效果。
3. 催化领域聚乙烯亚胺可以作为催化剂或载体，用于催化反应和固定化催化剂的制备。
例如，聚乙烯亚胺可以作为金属离子的载体，与金属离子形成络合物，用于催化有机合成反应或气体转化反应。
4. 纳米材料合成聚乙烯亚胺可以作为模板或还原剂，用于纳米材料的合成和制备。
MXene@聚多巴胺的制备、性能和应用
doi:10.19677/j.issn.1004-7964.2024.01.003MXene@聚多巴胺的制备、性能和应用周建华1,2*，晏亚飞1,2，周梦园1,2（1.陕西科技大学轻工科学与工程学院，陕西西安710021；2.轻化工程国家级实验教学示范中心（陕西科技大学），陕西西安710021）摘要：将光热转换材料聚多巴胺包覆的MXene（MXene@PDA）引入胶原气凝胶，来提高其光热转换能力，扩大其在低温防护领域的应用范围。
采用化学刻蚀和原位锂离子插层法制备了MXene，然后利用多巴胺（DA）在MXene表面发生氧化自聚合反应，得到了MXene@PDA，探讨了DA用量对MXene@PDA性能的影响。
利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜、X-射线衍射和紫外-可见-近红外光谱对MXene@PDA的结构和性能进行了测试和表征。
结果表明PDA被成功包覆在MXene薄片上，提高了MXene的环境稳定性。
当MXene与DA的质量比为100∶6时，制得的MXene@PDA光吸收性能最佳。
在100mW/cm2氙灯照射下，MXene@PDA改性胶原气凝胶的温度高达54.8℃，相比于胶原气凝胶提升了17.9℃，并且在多次光热循环实验中最高温度都在54.8℃左右，表现出优异的光热转换性能和循环稳定性。
关键词:MXene；聚多巴胺；光热转换；胶原；气凝胶中图分类号:TS512文献标志码:APreparation,Properties and Application of MXene@Polydopamine(1.College of Bioresources Chemical and Materials Engineering,Shaanxi University of Science&Technology,Xi'an710021,China;2.National Demonstration Center for Experimental Light Chemistry Engineering Education(ShaanxiUniversity of Science&Technology),Xi'an710021,China)Abstract:Polydopamine-coated MXene(MXene@PDA),a photothermal conversion material,was introduced into collagen aerogel to improve its photothermal conversion ability and expand its application in the field of low temperature protection. MXene was prepared by chemical etching and in situ lithium-ion intercalation,and then the oxidative self-polymerization reaction of dopamine(DA)on the surface of MXene was utilized to obtain MXene@PDA.Moreover,the effect of DA dosage on the properties of MXene@PDA was explored.The structure and properties of MXene@PDA were tested and characterized using transmission electron microscopy,scanning electron microscopy,X-ray diffraction and ultraviolet-visible-near infrared spectroscopy.Results showed that PDA was successfully coated on the surfaces of MXene flakes,which improved the environmental stability of MXene.The best light absorption performance of the fabricated MXene@PDA was achieved when the mass ratio of MXene to DA was100∶6.Under the irradiation of100mW/cm2xenon lamp,the temperature of MXene@PDA modified collagen aerogel was as high as54.8℃,which was enhanced by17.9℃compared with pure collagen aerogel,and the maximum temperature was around54.8℃in several photothermal cycling experiments,showing the excellent photothermal conversion performance and cycling stability.Key words:MXene;polydopamine;photothermal conversion;collagen;aerogel收稿日期：2023-05-25修回日期：2023-07-21接受日期：2023-08-13基金项目：国家自然科学基金（21978162）；咸阳市重点研发计划（2021ZDYF-GY-0037）；西安市科技计划项目（22GXFW0003）第一作者简介：周建华(1973-)，女，博士，教授，主要从事功能皮革化学品的合成及应用研究。
聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征
聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征谷金钰;李昊;许文盛;张平仓【摘要】饮用水短缺和水污染问题严重影响着人类和社会的发展.反渗透技术提供了一种高效经济的方法来生产纯水和处理废水,以缓解这个问题.但是,反渗透膜的污染尤其是生物污染严重制约着其高效应用.膜表面改性技术是提升膜抗污染性能的最常用手段,通过多巴胺盐酸盐(DA)在聚酰胺反渗透膜表面自聚,生成超薄聚多巴胺涂层(PDA),进一步利用PDA涂层上的活性基团将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到反渗透膜表面,得到稳定持久的PDA-PEI改性反渗透膜.通过对改性膜的XPS测试,亲水性和抗菌性试验,得到以下结论:PDA成功涂层于反渗透膜表面,且PEI成功接枝于PDA 涂层表面;PDA-PEI改性增大了膜表面的亲水性,提升了反渗透膜抗污染的能力,使其具有了一定的抗菌能力.【期刊名称】《人民长江》【年(卷),期】2017(048)016【总页数】5页(P31-34,42)【关键词】反渗透膜;净水技术;表面改性;抗污染性;抗菌性【作者】谷金钰;李昊;许文盛;张平仓【作者单位】水利部科技推广中心,北京 100038;长江科学院水土保持研究所,湖北武汉 430010;长江科学院水土保持研究所,湖北武汉 430010;长江科学院水土保持研究所,湖北武汉 430010【正文语种】中文【中图分类】X52随着全球人口的快速增长和水污染的加剧，淡水资源短缺问题严重影响了人类健康、工业生产和农业灌溉等[1-2]。
我国水资源短缺已成为制约社会经济发展的一个重要因素[3-5]。
而自反渗透技术诞生以来，已经取得了蓬勃发展，在海水淡化、苦咸水脱盐、纯水/超纯水生产等方面显示出巨大优势，广泛应用于生物、医药、食品、化工等行业[6-7]。
但其在广泛应用的同时，也受到膜污染问题的困扰，反渗透膜的污染，尤其是生物污染，会造成反渗透膜通量和截留率下降，严重影响着反渗透膜的使用[8-10]。
为了解决这个问题，研究者们做了大量工作，其中对现有反渗透膜进行表面改性是目前研究的热点[11-13]。
聚多巴胺在生物材料表面改性中的应用
聚多巴胺在生物材料表面改性中的应用一、本文概述本文旨在探讨聚多巴胺（Polydopamine, PDA）在生物材料表面改性中的应用。
作为一种新兴的、具有生物活性的材料，聚多巴胺因其独特的性质，如良好的生物相容性、粘附性、以及易于功能化的特性，在生物医学工程、组织工程、药物传递、生物传感器等多个领域受到广泛关注。
本文将详细介绍聚多巴胺的合成方法、表面改性的原理及其在生物材料表面改性中的具体应用，并探讨其可能存在的问题和未来发展方向。
通过本文的阐述，希望能为相关领域的研究者提供有益的参考和启示，推动聚多巴胺在生物材料表面改性领域的进一步发展和应用。
二、聚多巴胺的合成与性质聚多巴胺（Polydopamine, PDA）是一种模拟海洋生物贻贝粘附蛋白的人工合成高分子材料，因其独特的粘附性和生物活性，在生物材料表面改性领域具有广泛的应用前景。
聚多巴胺的合成主要基于多巴胺（Dopamine）的氧化自聚合反应，这一过程可以在多种基材表面进行，包括金属、非金属、有机和无机材料等。
多巴胺是一种生物活性分子，广泛存在于生物体内，特别是哺乳动物的中枢神经系统中。
在碱性条件下，多巴胺可以发生氧化自聚合反应，生成聚多巴胺。
这种聚合反应过程相对简单，可以在水溶液中进行，且对温度要求不高，通常在室温下即可进行。
聚多巴胺具有一系列独特的性质，使其成为生物材料表面改性的理想选择。
聚多巴胺具有强大的粘附性，可以紧密地附着在各种材料表面，形成一层均匀的涂层。
聚多巴胺具有良好的生物相容性和生物活性，可以促进细胞粘附和增殖，有利于生物材料在生物体内的应用。
聚多巴胺还含有丰富的官能团，如羟基、氨基和醌基等，这些官能团可以进一步与其他生物分子或药物进行化学反应，实现生物材料的功能化。
聚多巴胺的合成相对简单，性质独特，具有良好的粘附性、生物相容性和生物活性，以及丰富的官能团，这些特点使得聚多巴胺在生物材料表面改性领域具有广阔的应用前景。
通过聚多巴胺的改性，可以改善生物材料的表面性能，提高其生物相容性和功能性，从而满足生物医学工程领域对生物材料日益增长的需求。
多巴胺与聚乙烯亚胺共沉积
多巴胺与聚乙烯亚胺共沉积：机制、应用与挑战多巴胺（DA）和聚乙烯亚胺（PEI）是两种在材料科学、生物医学和其他交叉学科领域中广泛应用的化合物。
近年来，研究者们发现将这两种化合物共沉积到各种基底上可以产生一系列有趣且实用的新材料。
本文将详细探讨多巴胺与聚乙烯亚胺共沉积的机制、应用以及面临的挑战。
一、共沉积机制多巴胺在碱性条件下可以发生自聚合，形成聚多巴胺（PDA）。
这一过程涉及多巴胺分子中的儿茶酚基团的氧化，生成具有粘附性的聚合物涂层。
聚乙烯亚胺则是一种含有丰富氨基的水溶性聚合物。
当多巴胺与聚乙烯亚胺共存于溶液中时，它们之间可以通过氢键、静电相互作用或共价键等方式发生相互作用，共同沉积到基底表面。
这种共沉积的过程受到多种因素的影响，如溶液pH值、多巴胺与聚乙烯亚胺的浓度比、沉积时间等。
通过调控这些因素，可以有效地控制共沉积层的厚度、均匀性以及表面性质。
二、应用1. 表面功能化：多巴胺与聚乙烯亚胺共沉积可以为各种材料（如金属、陶瓷、塑料等）提供丰富的功能基团，如氨基、儿茶酚基等。
这些基团可以进一步与其他分子或生物活性物质发生反应，实现表面的功能化修饰。
2. 生物医学应用：共沉积层具有良好的生物相容性和粘附性，可以作为生物医用材料的涂层，用于药物载体、组织工程支架、生物传感器等方面。
3. 环保应用：利用共沉积技术可以制备具有优异吸附性能的复合材料，用于处理重金属离子、有机污染物等环境问题。
4. 能源领域：共沉积层可以作为电极材料的修饰层，提高电极的导电性、稳定性和催化活性，应用于电池、超级电容器等能源存储与转换设备。
三、面临的挑战1. 机制不明确：尽管多巴胺与聚乙烯亚胺共沉积的过程已经得到了广泛的研究，但其具体的相互作用机制和沉积动力学仍然不够明确。
这限制了共沉积技术在更复杂体系中的应用。
2. 稳定性问题：共沉积层在长期使用过程中可能会受到环境因素（如温度、湿度、化学腐蚀等）的影响，导致性能下降或失效。
一种聚多巴胺配位纳米粒子的制备方法及其应用
一种聚多巴胺配位纳米粒子的制备方法及其应用聚多巴胺（polydopamine，PDA）是一种具有独特性质的有机胶体材料，由于其良好的生物相容性和多功能表面特性，被广泛应用于生物医学领域。
一种常用的制备聚多巴胺配位纳米粒子的方法是自催化氧化聚合法。
本文将详细介绍这种方法以及聚多巴胺配位纳米粒子的应用。
首先，制备聚多巴胺配位纳米粒子的关键是合成聚多巴胺。
一种典型的自催化氧化聚合法是通过在碱性条件下，将多巴胺（2-3-4-trihydroxyphenyl）溶液加入缓冲液中，调节pH值至8.5-11.0。
然后，在搅拌条件下氧气被吹入溶液中，加速氧化聚合反应。
这个过程中，多巴胺分子间的缩聚产生了聚多巴胺聚合物。
接下来，利用聚多巴胺的还原性质可以通过将其与金属离子配位形成聚多巴胺配位纳米粒子。
一般情况下，聚多巴胺的表面含有一定数量的酚基和胺基，这些官能团与金属离子形成配位键。
例如，以铁离子为例，将其与聚多巴胺反应可以得到具有良好分散性和稳定性的聚多巴胺配位纳米粒子。
聚多巴胺配位纳米粒子具有一系列特殊性质，因此在许多领域有着广泛的应用。
以下是几个重要的应用领域：1.生物医学领域：聚多巴胺配位纳米粒子在生物医学领域有着广泛的应用，包括靶向药物输送、生物传感和组织工程等。
由于其良好的生物相容性和可调控的表面性质，可以将药物或生物活性分子包裹在聚多巴胺纳米粒子内，实现靶向输送。
2.纳米催化剂：聚多巴胺配位纳米粒子能够与多种金属离子形成配位键，因此可以作为优良的催化剂载体。
将金属催化剂与聚多巴胺配位纳米粒子结合，可以增加催化剂的稳定性和活性，广泛应用于催化剂的制备和应用领域。
3.抗菌材料：聚多巴胺配位纳米粒子具有优良的抗菌性能，可以用于制备抗菌材料。
将聚多巴胺配位纳米粒子与其他高分子材料复合，可以获得具有良好抗菌活性的材料，广泛应用于医疗设备、食品包装等领域。
总结而言，聚多巴胺配位纳米粒子作为一种多功能材料，在生物医学领域、纳米催化剂和抗菌材料等领域具有广泛的应用前景。
219405446_pH值对PVDF
研究与开发CHINA SYNTHETIC RESIN AND PLASTICS合 成 树 脂 及 塑 料 ， 2022， 39（5）： 1DOI：10.19825/j.issn.1002-1396.2022.05.01有机污染物若不经过处理直接排放到水中会严重危害生态环境和人类健康。
因此，如何有效去除水中的有机污染物尤为重要。
目前，常用的方法包括化学沉淀法［1］、膜过滤法［2-3］和吸附法［4-5］。
其中，吸附法因其较高的效率、便捷的操作以及能够自发进行而备受关注。
静电纺丝纳米纤维膜具有连续的三维网状结构和较大的比表面积，若对其表面进行功能化改性可赋予纤维膜更为优异的吸附性能［6-7］。
环糊精（CD）具有内疏水pH值对PVDF/PDA/CD功能化纤维膜吸附性能的影响董佳睿1，王 翔1，赵天任1，姚一畅1，廖银花1，杜建新2，张爱英1*，冯增国1（1. 北京理工大学 材料学院，北京 100081；2. 北京理工大学分析测试中心，北京 100081）摘要：利用静电纺丝结合原位自聚合技术制备了聚偏氟乙烯（PVDF）/聚多巴胺（PDA）/环糊精（CD）功能化纤维膜，采用傅里叶变换红外光谱仪和扫描电子显微镜对纤维膜结构与形貌进行表征，考察了PVDF/PDA/CD纤维膜对不同pH值亚甲基蓝溶液的吸附性能。
结果表明：功能化改性后，PDA与CD分子附着于PVDF纤维表面，增大了PVDF/PDA/CD纤维的直径和表面粗糙度，提升了PVDF/PDA/CD纤维膜的吸附能力；当亚甲基蓝溶液的pH值为1~10时，该功能化纤维膜在碱性环境下具有更高的吸附能力；随吸附时间延长，功能化纤维膜对亚甲基蓝的吸附量增加，吸附过程符合伪二阶动力学模型，说明PVDF/PDA/CD功能化纤维膜对亚甲基蓝的吸附过程主要受化学吸附作用控制。
关键词： 聚偏氟乙烯 功能化 纤维膜 吸附性能 pH值中图分类号：TQ 34 文献标志码：B 文章编号：1002-1396（2022）05-0001-06Effect of pH value on adsorption behavior of PVDF/PDA/CDfunctionalized fibrous membranesDong Jiarui1，W ang Xiang1，Zhao Tianren1，Y ao Yichang1，Liao Yinhua1，Du Jianxin2，Zhang Aiying1，Feng Zengguo1（1. School of Materials Science and Engineering，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China；2. Analysis & Testing Center，Beijing Institute of Technology，Beijing 100081，China）Abstract：Polyvinylidene fluoride（PVDF）/polydopamine（PDA）/cyclodextrin（CD） functionalized fibrous membranes were prepared by electrospinning technique combined with in-situ self-polymerization. The structure and morphology of the membranes were characterized by Fourier transform infrared spectroscope and scanning electron microscope. The adsorption behaviors of the functionalized fibrous membranes for methylene blue at different pH values were investigated. The results show that PDA and following CD molecules attaching to the surface of PVDF fibers after functionalization increase the diameter and surface roughness of PVDF/PDA/CD fibers，and improve the adsorption capacity of the functionalized fibrous membrane. The functionalized fibrous membrane exhibits higher adsorption capacity in alkaline media when the pH value of methylene blue solution is in the range of 1 to 10. With the increase of adsorption time，the adsorption of methylene blue by PVDF/PDA/CD membrane goes up gradually. The adsorption process conforms to the pseudo-second-order kinetic model，which is controlled by chemisorption.Keywords：polyvinylidene fluoride； functionalization； fibrous membrane； adsorption behavior； pH value 收稿日期：2022-03-27；修回日期：2022-06-26。
多巴胺功能材料的制备方法及应用研究进展
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机械化工 !"#!$%&$'(') *+&,-./&$01$21(3$&)%)$%1%8)
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聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征聚多巴胺-聚乙烯亚胺改性反渗透膜制备与表征谷金钰1，李昊2，许文盛2，张平仓2 (1.水利部科技推广中心，北京100038；2.长江科学院水土保持研究所，湖北武汉430010) 摘要：饮用水短缺和水污染问题严重影响着人类和社会的发展。
反渗透技术提供了一种高效经济的方法来生产纯水和处理废水，以缓解这个问题。
但是，反渗透膜的污染尤其是生物污染严重制约着其高效应用。
膜表面改性技术是提升膜抗污染性能的最常用手段，通过多巴胺盐酸盐(DA)在聚酰胺反渗透膜表面自聚，生成超薄聚多巴胺涂层(PDA)，进一步利用PDA涂层上的活性基团将聚乙烯亚胺(PEI)接枝到反渗透膜表面，得到稳定持久的PDA-PEI改性反渗透膜。
通过对改性膜的XPS测试，亲水性和抗菌性试验，得到以下结论：PDA成功涂层于反渗透膜表面，且PEI成功接枝于PDA涂层表面；PDA-PEI改性增大了膜表面的亲水性，提升了反渗透膜抗污染的能力，使其具有了一定的抗菌能力。
关键词：反渗透膜；净水技术；表面改性；抗污染性；抗菌性1 研究背景随着全球人口的快速增长和水污染的加剧，淡水资源短缺问题严重影响了人类健康、工业生产和农业灌溉等[1-2]。
我国水资源短缺已成为制约社会经济发展的一个重要因素[3-5]。
而自反渗透技术诞生以来，已经取得了蓬勃发展，在海水淡化、苦咸水脱盐、纯水/超纯水生产等方面显示出巨大优势，广泛应用于生物、医药、食品、化工等行业[6-7]。
但其在广泛应用的同时，也受到膜污染问题的困扰，反渗透膜的污染，尤其是生物污染，会造成反渗透膜通量和截留率下降，严重影响着反渗透膜的使用[8-10]。
为了解决这个问题，研究者们做了大量工作，其中对现有反渗透膜进行表面改性是目前研究的热点[11-13]。
通过表面改性可改变膜表面性质进而提升其抗污染性能，但现有改性技术大多只提升其抗有机污染的能力，而对其抗生物污染能力的影响效果不明显。
本研究以陶氏化学生产的XLE超低压反渗透膜为原始膜，通过多巴胺在其表面的自聚，进一步接枝聚乙烯亚胺，以期同时提升其抗有机污染与生物污染的性能。
2 试验材料与试验方法2.1 试验材料反渗透膜选用陶氏化学(DOW)生产的XLE超低压反渗透膜。
改性剂多巴胺盐酸盐(DA，生物级)与聚乙烯亚胺(PEI，纯度>99%)购自阿拉丁化学试剂有限公司。
其他试剂次氯酸钠(分析纯)、氯化钠(分析纯)、异丙醇(分析纯)、三羟甲基氨基甲烷(超级纯)、盐酸(分析纯)、十二烷基三甲基溴化胺(分析纯)均购自国药集团化学试剂有限公司。
2.2 PDA-PEI改性膜的制备本试验通过多巴胺在商业反渗透膜表面的自聚在反渗透膜表面形成超薄聚多巴胺涂层(PDA)，再利用PDA涂层上的活性基团与PEI反应制得PDA-PEI改性反渗透膜。
具体过程如下：① 将预处理好的反渗透膜夹于自制的反应装置中，让反渗透膜超薄分离层向上以避免改性剂与底膜反应，倒入少许去离子水，避免膜表面干燥。
② 将0.1 g DA溶解于50 mL,pH为8.8的Tris-HCl缓冲溶液中，配置浓度为2 000 mg/L的DA改性溶液。
③ 将改性装置中水倒掉，并用无尘纸将膜片表面多余水分去除。
迅速倒入配置好的DA改性溶液，在25℃条件下反应2 h后，将反应后的DA改性溶液倒出，用去离子水反复冲洗膜表面，去除结合不牢固的PDA分子，得到具有PDA涂层的改性膜。
④ 向改性装置中倒入50 mL含0.1 g PEI的改性水溶液，在37℃条件下反应30 min后，将反应后的PEI溶液倒出，用去离子水反复冲洗膜表面，去除结合不紧密的PEI分子，得到PDA-PEI改性反渗透膜。
最后，将制备好的PDA-PEI改性膜放入4℃的去离子水中保存，以备测试和表征。
反渗透膜性能测试装置如图1所示。
图1 错流RO膜过滤装置流程2.3 PDA-PEI改性膜的抗污染性能测试本次试验通过观察常用的模拟污染试剂十二烷基三甲基溴化胺(DTAB)对反渗透膜的污染情况来研究改性对反渗透膜抗污染能力的影响。
具体过程如下：① 用1 000 mg/L 的NaCl溶液测试未污染膜的初始通量；② 关闭高压泵，向料液槽中加入一定数量的模拟污染试剂，配置浓度为20mg/L DTAB的模拟污染溶液；③ 搅拌一定时间，待模拟污染试剂完全溶解后，打开高压泵，开始测试，记录反渗透膜通量随时间的变化情况；④ 模拟污染3 h后，关闭高压泵，把模拟污染溶液换成去离子水，打开高压泵，在常压下冲洗2 h。
最后，用1 000 mg/L的NaCl溶液测试反渗透膜通量恢复情况。
2.4 反渗透膜的抗菌性能探究试验选用大肠杆菌DSM 4230 (DSMZ Braunschweig, Germany)作为模型微生物来研究改性膜抗菌性能。
大肠杆菌属于革兰氏阴性短杆菌，大小为0.5～1.5 μm，是水体中最常见的一种微生物，常用于各种材料的抗菌性能测定。
实验前，将大肠杆菌菌种放入LB培养液中培养以得到大肠杆菌悬菌液，细菌浓度根据其在600 nm处的吸光度确定。
试验时，根据本次试验的设计原理跟实际应用过程中的加氯杀菌过程，将未改性与改性后的膜片在100 mg/L的中性NaClO溶液中浸泡0.5 h，而后剪成约0.5 mm2的碎片备用。
在超净台中将10 mL灭菌过的LB培养液倒入50 mL离心管中，用移液枪向其中加入1 mL浓度为2×106 cfu/mL的大肠杆菌悬浊液。
称取0.2 g 膜碎片加入菌液中，将菌液放入恒温水浴振荡箱中计时培养(温度36.5℃，转速130 r/min，30 min～4 h)。
分时取出0.1 mL菌液中于1 mL离心管中，采用倍数递增法将其稀释100倍(将0.1 mL菌液加入1 mL 生理盐水中，得到稀释10倍的菌液，重复上述操作2次)。
取0.5 mL稀释后的菌液加入LB固体培养基中，缓慢转动培养皿，使菌液与培养基均匀混合。
最后待培养基凝固后，将培养皿放于恒温水浴培养箱中培育24 h，观察菌落的生长情况。
将不加膜片的菌液采取相同步骤培育24 h，作为对比试验，按式(1)计算抑菌率，每组试验做3次，取平均值。
(1) 式中,N0为对比组单位面积菌落数；N1为试验组单位面积菌落数。
3 试验结果与讨论3.1 PDA-PEI改性膜的表面元素含量分析为了表征改性接枝的成功,我们采用XPS对原始膜与改性膜进行了表征。
XPS能探测反渗透膜表面1～10 nm区域内原子相对含量，H原子由于原子核外只有一层电子，所以不能被XPS检测，检测结果显示在表1中。
由表1可知，经DA改性后，与原始膜相比PDA改性膜表面C原子与N原子相对含量上升，O原子相对含量下降，O/C比与O/N分别从0.25与1.338上升到0.254与1.553。
由于DA与原始膜相比，具有更高的C原子(72.8%比69.56%)与O原子(18.2%比17.42%)相对百分含量，与更低的N原子(9%比13.02%)相对百分含量。
这种变化表明，DA已成功涂层于反渗透膜表面。
同理，经过PEI涂层后PDA-PEI改性膜表面的C原子与O原子含量比PDA改性反渗透膜表面小，而N原子含量比PDA改性反渗透膜表面大，证明PEI成功接枝于PDA涂层表面。
表1 改性剂、原始膜和改性膜化学组成样品XPS测试结果/%相对含量CONO/CN/CO/N原始膜69.5617.4213.020.2500.1871.338多巴胺(DA)72.8018.209.000.2500.1252.000PDA改性膜70.5017.9411.550.2540.1641.553聚乙烯亚胺(PEI)66.60-33.3000.5000PDA-PEI改性膜67.7114.9317.370.2200.2570.860 3.2 PDA-PEI改性膜的亲水性分析反渗透膜表面亲水性对反渗透膜通量以及抗污染能力有巨大影响。
因此，分析改性前后反渗透膜表面亲水性的变化具有重要意义。
本次试验用超纯水在反渗透膜表面的接触角来衡量反渗透膜表面亲水性，其结果如图2所示。
由接触角照片可知，PDA涂层改性和接下来的PEI接枝改性都能增加水在反渗透膜表面的铺展程度，减小反渗透膜接触角。
经过PDA涂层改性后，水在反渗透膜表面接触角从65.7°±5.8°下降到56.1°±4.2°，下降了13.84%。
经PEI接枝改性后，反渗透膜表面水接触角进一步下降到49.2°±3.4°，为原始膜的74.88%。
这些接触角的下降，是我们通过改性向反渗透膜表面引入亲水性基团(多巴胺与氨基等)预期得到的结果，表明通过改性反渗透膜表面的亲水性得到大幅提升。
图2 接触角测试结果3.3 PDA-PEI改性膜抗污染性能分析PDA-PEI改性膜与原始膜模拟污染结果如图3所示。
为了使对比更简洁，以反渗透膜的初始通量为基准对反渗透膜通量进行了归一化。
由图3可知，反渗透膜通量在加入模拟污染物后有较大衰减，因为模拟污染物的添加增加了渗透压，造成推动力下降。
在污染过程中，随着污染的进行，反渗透膜通量持续下降，因为污染物在反渗透膜表面的吸附增加了反渗透膜的传质阻力。
对比整个污染过程，PDA-PEI改性膜与原始膜通量在污染初期都迅速下降，而后趋于稳定。
但在整个污染过程中PDA-PEI改性膜通量下降量更少，其在污染终止时通量衰减到初始通量的56.9%，而原始膜通量仅为初始通量45.1%；经过清洗试验后PDA-PEI改性膜通量恢复到初始通量的69.5%，而原始膜通量仅恢复到初始通量的57.3%。
根据之前的研究结果与前面的表征可知，PDA-PEI 改性后反渗透膜抗DATB污染能力的提升来源于：① 改性增加了反渗透膜表面亲水性，延缓了DTAB在反渗透膜表面的吸附。
② 试验条件下DTAB带正电，而反渗透膜表面带负电，它们之间的静电引力有利于吸附，而改性减少了原始膜表面电负性，减小了它们之间的静电引力，减少了它们之间的吸附。
③ 接枝的PEI长链分子在水溶液环境下，增加了DTAB分子与膜面间的空间位阻，减少了它们之间的吸附。
图3 PDA-PEI改性膜与原始膜模拟污染试验3.4 PDA-PEI 改性膜抗菌性能分析图4给出菌液与原始膜和PDA-PEI改性膜接触4 h后，在固体培养基中培养24 h得到的菌落生长情况。
由图4可知，与改性膜接触后，固体培养基中生长出的菌落数远远小于原始膜，表明改性大大提升了反渗透膜抗菌抑菌性能。
因为PEI中含有大量氨基，接枝改性后氨基能与次氯酸钠反应产生大量卤氨(N-Cl)，卤氨具有一定的杀菌作用，在与细菌接触后影响了其生长繁殖，且卤氨杀菌后又能恢复成氨基，这就赋予了改性膜持续可逆的抗菌性能[14-15]。