PVA-碳量子点复合荧光水凝胶的制备及性能研究

荧光水凝胶因其优异的光学性能、生物相容性等优点受到广泛关注。本研究通过冻融法，将硅烷碳点(Si-CDs)与聚乙烯醇(PVA)复合，制备了一种具有pH响应性和抗菌活性的聚乙烯醇-碳量子点复合荧光水凝胶(PVA-CDs),表征了PVA-CDs水凝胶的微观结构，并研究了其机械性能、流变性能、吸水性、细胞相容性以及抗菌活性。实验结果表明，碳量子点的引入，显著改善了水凝胶的力学性能，降低了水凝胶的溶胀比。在不同的酸碱环境中，掺杂了荧光碳点的PVA-CDs复合水凝胶显示出不同颜色的荧光，证明PVA-CDs复合水凝胶具有优异的pH响应性。经PVA-CDs复合水凝胶处理的细菌培养板上形成了清晰可见的抑菌圈，表明其有良好的抗菌活性。此外，所制备的荧光水凝胶材料同时具备pH响应性、抗菌活性和细胞相容性，为开发生物医用材料提供了新的思路和重要理论依据。     

碳气凝胶的制备及结构

以甲醛和间苯二酚溶胶凝胶制备有机气凝胶(OA),将有机气凝胶在半密封的情况下干燥,再在高温下碳化,制备得到碳气凝胶(CA),并分析了有机气凝胶的形成机理.通过红外(IR)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等考察了有机气凝胶到碳气凝胶的结构变化,从具有丰富的官能团结构的有机物,最后碳化得到具有纳米尺度、无序的、连续三维网络结构的碳材料.     

工艺条件对氢氧化锆凝胶性能的影响

研究了共沉淀法制备氢氧化锌凝胶的工艺条件对凝胶的物理、化学性能的影响，结果表明：氢氧化结干凝胶具有二次团聚结构；在凝胶干燥前，采用乙醇脱水或有机高分子表面活性剂处理可以显著降低干凝胶的团聚体密度；在煅烧过程中，氢氧化锆干凝胶内部的结构配位水、架桥羟基与非架桥经基的排除主要在１００～２００℃的温度范围内，并伴随有显著的吸热现象；不同的工艺条件对氧化锆的晶化温度影响不大；经ＤＴＡ－ＴＧ分析证实，乙醇可与凝胶发生化学反应，其生成物的热分解温度约为３７０℃，并伴随明显的放热现象。     

石墨化与孔隙率对ZIF-8衍生N掺杂多孔碳微波吸收特性的增强机制调控研究

随着无线通信技术的普及，电磁污染等问题日益严重。因此，迫切需要开发高效的微波吸收剂来避免电磁污染。在众多微波吸收剂中，多孔碳基材料由于具有密度低、介电损耗高等优点得到了研究人员的青睐。然而，多孔碳基材料石墨化程度和多孔结构对介电常数的影响以及内在竞争机制目前尚不明确。本文旨在利用Zn的低沸点性质，在不同温度下对ZIF-8 (Zn)进行炭化，制备多孔N掺杂碳，并对其微波吸收性能进行研究。结果表明，多孔N掺杂碳继承了ZIF-8前驱体的高孔隙率。随着炭化温度的升高，Zn和N元素含量降低；石墨化程度提高；比表面积和孔隙率先增大后减小。当炭化温度为1000℃时，多孔N掺杂碳具有最优异的微波吸收性能。当厚度为1.29 mm时，最小反射损耗在16.95 GHz时达到了?50.57 dB，有效吸收带宽为4.17 GHz。微波吸收提高的机理是石墨化和孔隙率以及N掺杂剂的竞争，使其具有较高的介电损耗能力和良好的阻抗匹配。同时，多孔结构延长了微波与多孔碳的接触路径，提高了微波与多孔碳的接触面积，提高了界面极化和改善了材料的阻抗。此外，N掺杂能诱发电子极化和缺陷极化。这些结果为通过调节石墨化和孔隙率来制备轻量化碳基微波吸收剂提供了新的思路。     

醚化海藻酸钠/聚丙烯酸钠凝胶在有机溶剂中的聚集态变化

以醚化海藻酸钠(ESA)与一定中和度的丙烯酸(AA)为单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂、过硫酸铵-亚硫酸氢钠为引发剂,采用水溶液法合成了醚化海藻酸钠(ESA)/聚丙烯酸钠[P(N aAA)]吸水性复合凝胶。考察比较了凝胶在不同组成比的水/丙酮混合溶剂中的平衡含水率。结果表明:丙烯酸中和度为60%时,凝胶饱和吸水率随着丙酮含量的增加连续下降;丙烯酸中和度为70%和90%时,凝胶在溶剂的介电常数分别为46.6和64.1时发生不连续收缩现象(体积相变);随着溶剂中水含量的增加,扩散系数(Dt)也增大,溶剂中Hφ2O<0.4时,凝胶的溶胀表现出non-F ick-ian扩散行为,当φH2O=0.4时,凝胶的溶胀主要表现出F ick ian动力学行为。     

pH敏感性水凝胶的制备及其性能研究

以聚乙烯醇(PVA)和丙烯酸(AA)为原料,过硫酸铵(APS)为引发剂,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,通过化学引发聚合制备了具有互穿网络结构的聚乙烯醇/丙烯酸(PVA/PAA)水凝胶.用红外光谱(FT-IR)、热重分析(TG-DTA)、扫描电镜(SEM)对其结构、热稳定性和形貌进行了表征.研究了溶胀动力学,探讨了pH及盐浓度对水凝胶溶胀性能的影响,考察了该凝胶在不同pH介质中对药物异烟肼的控制释放行为.结果表明,PVA/PAA水凝胶具有良好的pH敏感性和离子强度敏感性,其在pH=1.20的缓冲溶液中对异烟肼的累积释放率明显大于在pH=7.40和pH=6.86的缓冲溶液中.     

合成水凝胶材料及其对水体中重金属离子处理的研究进展

水凝胶材料由于其含有多种功能基团和良好的金属离子吸附性能,在废水处理和环境保护等领域起到了重要作用.本文中综述各种合成水凝胶材料的制备及其在水处理(重金属离子去除方面)应用上的研究进展.详述合成水凝胶材料的选择,如聚丙烯酰胺基水凝胶、聚乙烯醇基水凝胶和聚N-异丙基丙烯酰胺基水凝胶等,结构设计,如有机/无机杂化结构、互穿网络结构等对重金属离子处理性能的影响.最后,对用于废水处理的水凝胶材料进行展望.     

坡缕石/聚乙二醇/丙烯酸水凝胶的合成及性能测试

在水溶液中,以N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,坡缕石(PGS)、聚乙二醇(PEG)和丙烯酸(AA)为原料,用辉光放电电解等离子体(GDEP)引发聚合技术一步制备坡缕石/聚乙二醇/丙烯酸(PGS/PEG/AA)水凝胶.对合成过程中GDEP的影响因素,如放电电压、放电时间进行了优化.探讨了水凝胶的溶胀动力学行为,研究了不同pH溶液、盐浓度对水凝胶胀率的影响以及反复吸液功能,初步测试了PGS/PEG/AA水凝胶对阳离子染料的吸附行为.结果表明,该水凝胶具有pH敏感性、盐敏感性和可逆溶胀-消溶胀行为,其对阳离子染料有较高的吸附量.     

醇溶剂对炭气凝胶结构和电化学性能的影响

以间苯二酚和甲醛为原料、六次甲基四胺(HMTA)为催化交联剂,在不同种类醇溶剂中通过溶液 - 溶胶 - 凝胶、常温常压干燥和炭化处理制备炭气凝胶.N2吸附测试表明,醇溶剂体系制备炭气凝胶的比表面积在650～740 m2/g之间.乙醇为溶剂制备的炭气凝胶在20～40 nm有集中孔径分布,异丙醇为溶剂时孔径集中在3～4 nm之间,而以甲醇为溶剂时中孔含量相对较少.采用直流充放电法、交流阻抗法和循环伏安法测定以上述炭气凝胶为电极的超级电容器的电化学性能,结果表明,以乙醇为溶剂制备的炭气凝胶电极电容性能最佳,在0.5 A/g充放电时电极的比电容为180 F/g ,电流密度增大10倍容量保持率仍达到86%.合理的孔径分布和较大中孔有利于提高炭气凝胶电极的充放电特性.     

正硅酸酯类化合物-醇-水体系凝胶玻璃的制备与结构

讨论了正硅酸酯类化合物 醇 水体系凝胶玻璃的制备条件对其结构的影响.结果表明,应用溶胶 凝胶法制备SiO2凝胶玻璃主要包括凝胶的制备及其向玻璃转化两个过程.凝胶的制备是由Si(OR)4的水解和缩聚反应来实现,水和催化剂是影响水解和缩聚反应的主要因素.在Si(OR)4 C2H5OH H2O体系中,如果H2O与Si(OR)4摩尔比(R0)小于2,主要形成线性聚合物,随着加水量的增加将得到二维甚至三维网络结构的聚合物.酸催化时凝胶的密度比同组成的碱催化的要大.凝胶向玻璃的转化是在低于传统玻璃的熔化温度下进行.采用在反应溶液中加入N,N二甲基甲酰胺、乙二醇、草酸等控制干燥化学添加剂或使用超临界去除溶剂法,可以获得大尺寸的块状凝胶玻璃.     

多重交联水凝胶的制备与性能研究

以过硫酸钾和亚硫酸氢钠为引发体系,丙烯酰胺(AM)、丙烯酸(AA)为亲水单体,甲基丙烯酸十八烷基酯(SMA)为疏水单体,十二烷基硫酸钠(SDS)为表面活性剂,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)为化学交联剂,聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(PDMC)和聚乙烯醇(PVA)为聚合物基质,通过自由基聚合制备了微晶-共价-离子-疏水缔合-氢键多重交联水凝胶。通过改变PDMC、AM和MBAA的量,制备出了结构不同的多重交联水凝胶。采用电子万能试验机对多重交联水凝胶的拉伸性能进行了测试,结果表明:1. 73 g PDMC、5 g AM、15 mg MBAA体系制备的多重交联水凝胶的力学性能最好,拉伸强度为0. 71 MPa,断裂伸长率为419. 0%。通过吸水性能的测试,表明所制备的多重交联水凝胶吸水性均较好,其中8. 75 g AM、15 mg MBAA体系制备的水凝胶的吸水率最高,为1612. 0%。     

溶胶──凝胶法SiO_2陶瓷膜的制备与应用

本文采用溶胶─凝胶法以正硅酸乙酯为原料，乙醇为溶剂，盐酸为催化剂，N，N─二甲基甲酰胺为成膜助剂，在多孔陶瓷管载体上制得了SiO2膜，并探讨了其制备及乙醇─水，乙酸─水分离工艺。     

聚天冬酰胺衍生物水凝胶的合成和溶胀性能

以L-天冬氨酸为单体，通过缩合反应合成聚丁二酰亚胺，用不同比例的牛磺酸和赖氨酸进行开环和交联，获得可生物降解聚天冬酰胺衍生物水凝胶．研究了反应条件对水凝胶溶胀性能的影响．实验结果表明，赖氨酸的用量、牛磺酸的用量对水凝胶吸水性能影响较大，引入磺酸基后，水凝胶的吸水倍率由47增大到174．水凝胶在不同溶液中的溶胀测试表明水凝胶具有较强的溶剂敏感性．溶胀倍率随着溶液pH值增大而升高，水凝胶在pH=7．4的溶液中收缩．水凝胶的溶胀倍率随着溶液离子强度的增大而降低．     

耐电压型聚P(NIPAAm-co-DMAEMA)水凝胶的合成与性能

 电场敏感水凝胶是由高分子三维网络与溶剂水组成的多元体系,并且在电场作用下会产生可逆弯曲或消溶胀的水凝胶。本文以异丙基丙烯酰胺（NIPAAm）和甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯（DMAEMA）为单体,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原引发剂,采用水溶液聚合法制备了一系列电场敏感性水凝胶,研究了不同质量分数的NaCl溶液、温度、接触电场对水凝胶溶胀率的影响。研究表明,合成的一系列P(NIPAAm-co-DMAEMA)水凝胶中,随着单体NIPAAm量的增加,在去离子水中的平衡溶胀率下降,同时随着NaCl质量分数的增加,平衡溶胀率下降,但即使在质量分数为0.9%的NaCl溶液中,最大溶胀率仍达89g/g,即保水率44%;共聚得到的水凝胶LCST温度在43℃左右,有望成为良好的温敏性材料。在接触电压刺激下,随着样品水凝胶中DMAEMA含量的增加,水凝胶的质量保持率Rm依次减小。传统阴离子单体或阳离子单体聚合而成的水凝胶在电场作用下消溶胀十分明显,而本文采用阳离子单体与非离子单体共聚合成得到的水凝胶的Rm与时间的关系可以用拟合方程较好地描述,根据得到的拟合方程外推,该水凝胶在通电360min后保水率仍可达53%。这种良好的耐电压性,使该水凝胶更好地应用于人工肌肉和仿生技术及人造保险丝。     

一种新型葡聚糖基水凝胶敷料的制备及其性质

将葡聚糖季铵盐衍生物(Dex-GTMAC)与丁二酸酐(SA)分别按摩尔比1∶1和1∶2反应,得到了不同羧基化程度的葡聚糖基大分子Dex-GTMAC-SA(1∶1)和Dex-GTMAC-SA(1∶2),并将其与合成的2,2'-(乙烯二氧)双(乙胺)甲基丙烯酰胺(DA-MA)小分子单体合成可光照交联的葡聚糖基大分子Dex-GTMAC-SA-DAMA(1∶1)和Dex-GTMAC-SA-DAMA(1∶2),再通过原位光交联方法制备得到新型生物可降解水凝胶敷料.通过测试得到Dex-GTMAC-SA-DAMA(1∶1)和Dex-GTMAC-SA-DAMA(1∶2)水凝胶的溶胀率分别为711.7%和645.0%;采用质量浓度为0.3mg/mL的胰蛋白酶磷酸盐缓冲液降解这两种水凝胶,5d后水凝胶形态不复存在,变成白色粉末,失重率分别为28.3%和22.5%;通过紫外分光光度法测得载药水凝胶在磷酸盐缓冲液(PBS)中浸泡10d后基本达到释药平衡,药物累计释放量分别达到68.4%和57.9%;通过琼脂平皿扩散法证实,载药的水凝胶相比于不载药的水凝胶,前3d的抑菌圈更为明显,显示出更为优良的抗菌性;通过荧光光谱分析法,得到两种水凝胶的表面蛋白吸附量分别为0.0038和0.0017mg/cm2,具有良好的抗蛋白吸附能力.研究结果表明该水凝胶有望成为一种新型的生物可降解的抗菌水凝胶敷料.     

顺1,4-聚丁二烯凝胶的制备及溶胀特性研究

采用溶液聚合工艺，以未经硫化的顺丁橡胶为高分子骨架进行接枝交联制备了1，4—聚丁二烯凝胶。研究了反应条件，如溶剂用量、引发剂用量、交联剂用量及4—叔丁基苯乙烯(tBS)对有机凝胶的平衡溶胀率的影响。实验表明，该凝胶在二甲苯、环己烷中最大溶胀率(Qe)分别为51．35g／g和29．41g／g。研究了该凝胶在二甲苯中的溶胀特性，得到一个与实验结果相吻合的溶胀动力学方程：Q=Qe—[kt 1/Qe-Qo]^-1，同时也发现二甲苯在凝胶中的扩散行为可用Fickian定律来描述。     

F68大单体/HEMA共聚水凝胶的制备及性能研究(Ⅰ):温度敏感性

本文以温度敏感性Pluronic F68与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应制备可光聚合的F68/GMA大分子单体,再在水溶液中与丙烯酸(AA)单体和甲基丙烯酸p-羟乙酯(HEMA)经紫外光原位聚合制备温度敏感水凝胶.详细地研究了水凝胶在不同温度下的溶胀性能.溶胀动力学测量的结果表明,该水凝胶具有温度响应性且具有可逆性.     

1,2-萘醌-4-磺酸钠功能化石墨烯复合水凝胶的制备及其电化学性能

以1,2-萘醌-4-磺酸钠(NQS)、氧化石墨烯(GO)、多孔氧化石墨烯(HGO)为原料,基于水热反应制备功能化石墨烯水凝胶(F-GH)和功能化多孔石墨烯水凝胶(F-HGH),通过调控NQS的添加量得到不同N QS负载量的F-G H.利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X射线衍射仪等对材料的形貌与结构进行表征;通过循环...     

基于溶剂、DPP荧光体及底物间相互作用机理的醇、水高选择性化学传感器的制备及性能测试

合成了3种吡咯并吡咯二酮(DPP)衍生物D-PEO,D-Boc和D-C12,其区别在于DPP结构中内酰胺氮上带有极性不同的3种取代基,即多醚链、叔丁酯基及烷基链.通过将3种DPP衍生物溶液分别滴铸到硅胶板上制备出了能检测乙醇、甲醇和水的传感器,该传感器可在裸眼下明显地区分乙醇、甲醇和水等溶剂.其原理是溶剂分析物、荧光分子DPP和硅胶基质之间相互作用(如氢键作用,聚集淬灭作用等)的改变会引起传感器的荧光颜色和强度的改变,从而达到检测不同极性溶剂的目的.此外还比较了不同取代基对传感器性能的影响.     

pH响应性水溶性微凝胶的研制

在反应溶剂介质(乙醇)中，通过加入交联剂以分散共聚方式合成了甲基丙烯酸单封端聚乙二醇(PEG)接枝聚丙烯酸Poly微凝胶．在干燥条件下用电子显微镜对凝胶颗粒的形态进行了观察，发现其粒径分布相对较窄，基本保持球形．考察了起始PEG大分子单体、丙烯酸单体和交联剂等的浓度对凝胶颗粒粒径大小的影响，根据激光光散射的测定结果，发现其粒径在300～1200nm的范围内，可以通过改变聚合反应条件加以控制．同时在不同的pH条件下，得到的凝胶颗粒具有完全不同的溶胀性能，表明该微凝胶具有明显的pH响应性；并且其在水和丙酮等溶剂中都具有良好的溶胀性能．