聚多巴胺氮摻雜碳納米管與功能化聚多巴胺氮摻雜碳納米管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及聚多巴胺氮摻雜碳納米管與功能化聚多巴胺氮摻雜碳納米管的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海洋中無脊椎動物貽貝足腺細胞能分泌出一種超強度黏液-貽貝黏附蛋白，貽貝黏附蛋白能夠在海水中凝固成足絲，進而使貽貝牢固粘附在各種基體材料上，該現(xiàn)象引起了科學家們的廣泛興趣。通過對貽貝足絲蛋白的研宄，研宄人員發(fā)現(xiàn)貽貝足絲蛋白粘附機理主要由3，4-二羥基苯丙氨酸(DOPA)和富含賴氨酸的蛋白質(zhì)成分引起，通過進一步對人工合成類蛋白結(jié)構(gòu)研宄發(fā)現(xiàn)，DOPA含量越高粘附性越強，受該現(xiàn)象啟發(fā)，DOPA等兒茶酚胺類化合物受到了廣泛關(guān)注。
[0003]多巴胺(DA)作為DOPA類似物，本身是哺乳動物神經(jīng)系統(tǒng)中一種重要的神經(jīng)遞質(zhì)，它可以在堿性水溶液中自身氧化聚合，生成相應(yīng)聚合物聚多巴胺(PDA)，PDA本身是黑色素主要成分，合成DA及其聚合物具有良好的生物相容性。自Phillip B.Messersmith等受貽貝足絲蛋白啟發(fā)首次合成了多功能聚多巴胺粘附性涂層以來(《科學》(Science，2007年5849期426頁))，PDA已經(jīng)引起了科學家們廣泛的研宄興趣，相關(guān)研宄發(fā)現(xiàn)PDA不僅可以在各種有機、無機基體(亦包括各類納米材料)上形成均勻包覆層，并且可以進一步功能化，如接枝相應(yīng)的化合物制備出超親水或超疏水性涂層、表面沉積金屬或金屬氧化物，接枝相應(yīng)功能化聚合物等，因此PDA具有廣泛的研宄價值與意義。由此，本申請?zhí)峁┝艘环N聚多巴胺氮摻雜碳納米管與功能化聚多巴胺氮摻雜碳納米管的制備方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于提供一種氮摻雜碳納米管與一種功能化氮摻雜碳納米管的制備方法。
[0005]有鑒于此，本申請?zhí)峁┝艘环N聚多巴胺氮摻雜碳納米管的制備方法，包括以下步驟:
[0006]A)，將一維納米線水溶液與三羥甲基氨基甲烷混合后調(diào)節(jié)pH至堿性，再與多巴胺鹽酸鹽反應(yīng)，得到聚多巴胺包覆一維納米線；
[0007]B)，將所述聚多巴胺包覆一維納米線進行刻蝕處理，得到聚多巴胺氮摻雜碳納米管。
[0008]本申請還提供了一種功能化聚多巴胺氮摻雜碳納米管的制備方法，包括以下步驟:
[0009]A)，將一維納米線水溶液與三羥甲基氨基甲烷混合后調(diào)節(jié)pH至堿性，再與多巴胺鹽酸鹽反應(yīng)，得到聚多巴胺包覆一維納米線；
[0010]B)，將所述聚多巴胺包覆一維納米線進行刻蝕處理，得到聚多巴胺氮摻雜碳納米管；
[0011]C)，將所述聚多巴胺氮摻雜碳納米管浸漬于貴金屬鹽水溶液中反應(yīng)，得到功能化聚多巴胺氮摻雜碳納米管。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟A)具體為:
[0013]將一維納米線水溶液與三羥甲基氨基甲烷混合，得到三羥甲基氨基甲烷水溶液；
[0014]在所述三羥甲基氨基甲烷水溶液中滴加鹽酸調(diào)節(jié)pH至8.0?9.0，再與多巴胺鹽酸鹽反應(yīng)，得到聚多巴胺包覆一維納米線。
[0015]優(yōu)選的，所述刻蝕處理的刻蝕劑為硝酸、氨水、鹽酸和雙氧水中的一種或多種。
[0016]優(yōu)選的，所述一維納米線水溶液的濃度為0.5?2mg/ml。
[0017]優(yōu)選的，步驟A)中所述反應(yīng)的時間為0.5?24h。
[0018]優(yōu)選的，所述貴金屬鹽水溶液為硝酸銀水溶液或氯金酸水溶液。
[0019]優(yōu)選的，所述硝酸銀水溶液的濃度為0.01?0.5mol/l，所述氯金酸水溶液的濃度為 0.05 ?2mg/ml。
[0020]本申請?zhí)峁┝艘环N氮摻雜碳納米管的制備方法。在制備氮摻雜碳納米管的過程中，首先將一維納米線水溶液與多巴胺鹽酸鹽在三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽中，多巴胺發(fā)生自聚合反應(yīng)，得到聚多巴胺包覆一維納米線的類電纜結(jié)構(gòu)材料，最后再進行刻蝕處理將納米線模板去除，便得到了聚多巴胺氮摻雜碳納米管。本申請將制備得到的聚多巴胺氮摻雜碳納米管與貴金屬鹽發(fā)生還原反應(yīng)，使聚多巴胺氮摻雜碳納米管表面沉積有貴金屬納米顆粒，使聚多巴胺氮摻雜碳納米管功能化。本申請制備條件溫和，聚多巴胺氮摻雜碳納米管或功能化聚多巴胺氮摻雜碳納米管生物相容性好、內(nèi)外徑可調(diào)、殼層厚度可調(diào)，碳納米管壁層數(shù)量也可調(diào)。
【附圖說明】
[0021]圖1是實施例1制備的反應(yīng)Ih銀納米線包覆聚多巴胺類電纜結(jié)構(gòu)材料的透射電鏡照片；
[0022]圖2是實施例1制備的反應(yīng)3h銀納米線包覆聚多巴胺類電纜結(jié)構(gòu)材料的透射電鏡照片；
[0023]圖3是實施例1制備的反應(yīng)6h銀納米線包覆聚多巴胺類電纜結(jié)構(gòu)材料的透射電鏡照片；
[0024]圖4是實施例1制備的反應(yīng)24h銀納米線包覆聚多巴胺類電纜結(jié)構(gòu)材料的透射電鏡照片；
[0025]圖5是實施例2中制備的碲納米線包覆聚多巴胺類電纜結(jié)構(gòu)材料的透射電鏡照片;
[0026]圖6是實施例1中制備的聚多巴胺氮摻雜碳納米管的透射電鏡照片；
[0027]圖7是實施例3中制備的生長金納米顆粒的功能化聚多巴胺氮摻雜碳納米管的透射電鏡照片；
[0028]圖8是實施例3中制備的生長金納米顆粒的功能化聚多巴胺氮摻雜碳納米管X射線衍射分析圖。
【具體實施方式】
[0029]為了進一步理解本發(fā)明，下面結(jié)合實施例對本發(fā)明優(yōu)選實施方案進行描述，但是應(yīng)當理解，這些描述只是為進一步說明本發(fā)明的特征和優(yōu)點，而不是對本發(fā)明權(quán)利要求的限制。
[0030]本發(fā)明實施例公開了一種聚多巴胺氮摻雜碳納米管的制備方法，包括以下步驟:
[0031]A)，將一維納米線水溶液與三羥甲基氨基甲烷混合后調(diào)節(jié)pH至堿性，再與多巴胺鹽酸鹽反應(yīng)，得到聚多巴胺包覆一維納米線；
[0032]B)，將所述聚多巴胺包覆一維納米線進行刻蝕處理，得到聚多巴胺氮摻雜碳納米管。
[0033]本發(fā)明提供了聚多巴胺氮摻雜碳納米管的制備方法，其以一維納米線為模板，多巴胺為合成單體，利用多巴胺可以在堿性水溶液中自身氧化聚合的特征，制備出一維氮摻雜聚多巴胺包覆一維納米線的類電纜結(jié)構(gòu)材料，最后再進行刻蝕處理，將納米線模板去除，便得到了氮摻雜碳納米管。本發(fā)明制備條件溫和，方法簡便，原料易得，制備的聚多巴胺氮摻雜碳納米管生物相容性好、內(nèi)外徑易控、殼層厚度可調(diào)、碳納米管壁層數(shù)量可控。
[0034]在制備氮摻雜碳納米管的過程中，本申請首先將一維納米線(IDNW)水溶液與多巴胺鹽酸鹽(DA-HCl)在三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽中反應(yīng)，得到一維聚多巴胺包覆一維納米線的類電纜結(jié)構(gòu)材料。在上述過程中，三羥甲基氨基甲烷鹽酸鹽為堿性緩沖溶液，即加入三羥甲基氨基甲烷，再調(diào)節(jié)PH至堿性形成較為穩(wěn)定的堿性環(huán)境，為多巴胺的自聚合提供反應(yīng)環(huán)境。為了使多巴胺的聚合程度更加均勻，上述過程具體按照下述方式進行:
[0035]將一維納米線水溶液與三羥甲基氨基甲烷混合，得到三羥甲基氨基甲烷水溶液；
[0036]采用鹽酸調(diào)節(jié)所述三羥甲基氨基甲烷水溶液的pH至8.0?9.0，然后再加入多巴胺鹽酸鹽，反應(yīng)后醇洗，得到聚多巴胺包覆一維納米線。
[0037]在上述反應(yīng)過程中，多巴胺以空氣中的氧氣作為氧化劑，自身氧化聚合形成了聚多巴胺包覆一維納米線的第一反應(yīng)物。所述一維納米線優(yōu)選為銀納米線、碲納米線、銅納米線或氧化鎢納米線。本申請所述一維納米線按照本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方制備即可。所述一維納米線的濃度優(yōu)選為0.5?2mg/ml，更優(yōu)選為lmg/ml?1.5mg/ml。上述反應(yīng)優(yōu)選在室溫或冰浴敞口中反應(yīng)，所述反應(yīng)的時間優(yōu)選為0.5?24h，更優(yōu)選為6?12h。所述混合溶液的濃度優(yōu)選為I?2mg/ml。
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