水溶性壳聚糖功能化碳纳米管的研究

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1、北京化工大学硕士学位论文水溶性壳聚糖功能化碳纳米管的研究姓名：李英申请学位级别：硕士专业：化学工程与技术指导教师：纪培军20100531摘要水溶性壳聚糖功能化碳纳米管的研究碳纳米管自1991年被日本科学家饭岛(S．Iijima)发现以来，由于其特有的力学、电学和化学特性，吸引了众多领域的研究兴趣。碳纳米管表面强的范德华力和7c．兀键相互作用，使得纳米颗粒之间极易凝聚成团，碳纳米管很难在各种溶剂中分散。因此，提高碳纳米管的分散能力是一个亟待解决的问题。壳聚糖具有良好的生物相容性、生物可降解性、低毒性、低成本、良好的成膜性以及抗菌性。在酸性溶液，壳聚糖对碳纳米管具有良好的分散稳定性，但是在中

2、性或者更高的pH条件下，壳聚糖本身的结晶特性导致其在水中的溶解性很差，使其应用受到限制。因此，在壳聚糖分子的氨基和／或羟基上通过共价键引入其他分子以提高壳聚糖在水中的溶解性是非常必要的。本文以碳纳米管和壳聚糖材料为核心，开展了以下工作：首先，选用无毒、生物相容性良好的EDC／NHS作为棕榈酸分子的羧基和壳聚糖分子的氨基之间的交联剂，制备了N．棕榈酰壳聚糖(N．palmitoylchitosan，p-CS)。FTolR和1HNMR分析表明EDC／NHS耦合交联剂成功地将棕榈酸分子接枝在了壳聚糖的氨基上。XRD分析表明，长的疏水棕榈酸分子链的引入在一定程度上破坏了壳聚糖分子内和分子间的氢键作

3、用，改变了壳聚糖的结晶特性。从壳聚糖和p．CS的溶解度测试可知疏水棕榈酸分子链的引入改变了壳聚糖在酸中和水中的溶解性能，jE京化工大学硕．}学位论文当初始棕榈酸和葡萄糖胺残基的摩尔比为O．3时，P．CS在酸中和水中均具有很好的溶解。其次，利用超声空化的方法成功地将多壁碳纳米管(carbonnanotubes，MWNT)稳定分散到p—CS的水溶液中，得到了p．CS非共价功能化的MWNTQ．CS／MWNT)。Uv．vis表明，与未功能化的MWNT相比P．CS／MWNT在紫外区的最大吸收峰发生了蓝移。FT-IR、XRD、Raman和XPS进一步印证了MWNT与P．CS作用前后的变化。HRTEM

4、表征显示MWNT管壁外包裹了一层较不均匀的p．CS。利用CD谱图分析了不同温度和pH下p—CS与MWNT作用前后结构的变化。最后，利用U讧vis和CD光谱考察了p—CS和p-CS／MWNT作为牛血清蛋白载体的性能。关键词：碳纳米管，壳聚糖，非共价功能化Ⅱ摘要RESEARCHOFCARBONNANoTUBESFUNCTIoNALIZEDBYⅥ硝LTERSoLUBLECHIToSANABSTRACTCarbonnanotubeshaveattractedstrongattentionsincetheirdiscoverybyS．Iijimain1991owingtothecombinatio

5、nofsuchfeaturesastheirhighstiffness，highstrength，excellentelectronicandchemicalproperties．AmajordrawbackintheuseofMWNTisthedifficultyofprocessingthem，astheyareimmisciblewithmostmediabecauseoftheirgreattendencytoestablishstrongvanderWaalsand兀一兀interactions，whichcausethemtoformtightbundles．Dispersi

6、ngMWNTandensuringagoodstabilityofMWNThaveprovedespeciallychallengeforaqueoussystems．Chitosanhasattractedagreatdealofinterestduetogoodbiocompatibility,biodegradability，lowtoxicity，lowcost，goodfilmformingcharacterandantiviralproperties．AlthoughchitosanhasbeenshowntobeagoodpolymericdispersantforMWNT

7、inaceticacid，itisnormallyinsolubleinwateratneutralorhighpHregionbecauseofitsrigidcrystallinestructurewhichlimiteditsapplication．Therefore，chemicalmodificationofchitosanbycontrolledcovalentlyattachingmoleculestoitsamino