纳米球形聚电解质刷固定化酶合成及性质表征研究

为研究用光乳液聚合法合成以聚苯乙烯为核、接枝丙烯酸为单体的纳米球形聚电解质刷,采用透射电子显微镜、傅里叶红外光谱、核磁共振氢谱及激光粒度仪对微球结构进行表征,并以球刷为载体,对碱性蛋白酶进行固定化研究。结果表明:制备的纳米球形聚电解质刷载体平均粒径为80 nm左右,尺寸均一,分散性良好。碱性蛋白酶优化固定化条件为缓冲液pH值9.0、固定化时间6 h、酶液添加量1.2 mg/mL。固定化酶与游离酶比较,最适pH值由游离酶的11.0变化为9.0,最适反应温度由游离酶的45℃提高到60℃,且热稳定性、酸碱稳定性均较游离酶有所提高。经纳米球形电解质刷固定化的碱性蛋白酶,酶的应用范围扩大,更有利于工业化生产。

纳米球形聚电解质刷的合成及应用进展

纳米球形聚电解质刷是指将聚电解质链的一端密集接枝于纳米球形粒子表面所形成的大分子组装结构。这种独特的结构能调控纳米粒子的表面性能,在纳米金属催化剂的制备、药物控释和蛋白质分离等领域有着广阔的应用前景。近年来,纳米球形聚电解质刷的制备方法不断发展,应用范围也不断拓宽,相关研究已成为功能高分子材料领域的热点之一。本文综述了球形聚电解质刷在合成及应用领域的最新研究进展,并展望了今后的发展方向。

纳米球形环糊精刷的制备及其对苯酚的吸附性能

采用光乳液聚合的方法成功制备了以聚苯乙烯为核的纳米球形环糊精聚合物刷,并用动态光散射、紫外-可见分光光度法等方法研究了纳米球形环糊精刷的结构及其对苯酚的吸附。环糊精单体在聚苯乙烯核表面接枝聚合后,聚苯乙烯核的粒径明显增大,且粒径分布窄。环糊精通过包合作用既能在水中选择性地吸附苯酚又能在乙醇中脱附,因此制得的纳米球形环糊精刷可以用于选择性地回收废水中的苯酚。

具有二氧化碳响应性的纳米球形聚电解质刷的制备及其乳化性能

以聚苯乙烯(PS)纳米球为核,利用紫外光引发聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)接枝到PS纳米球上,得到对CO_2有刺激响应的聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯刷(PS-PDMAEMA)。动态光散射(DLS)、电导率结果表明PS-PDMAMEA具有CO_2刺激响应性。该微粒可以作为Pickering乳液的乳化剂,通过导入CO_2或N_2作为开关,进而破坏或稳定Pickering乳液。用数码照片、偏光显微镜等方法表征了乳液的稳定情况。结果表明:PS-PDMAEMA具有很好的CO_2刺激响应性,利用PS-PDMAEMA作为乳化剂稳定Pickering乳液,仅仅依靠气体开关(CO_2或N_2)就可改变乳液的稳定性。

以纳米球形聚电解质刷为模板制备PS/SiO_2核-壳纳米杂化粒子和SiO_2空心微球

报道了一种以纳米球形聚电解质刷为模板,采用溶胶-凝胶法制备聚苯乙烯/二氧化硅(PS/SiO2)纳米核-壳粒子,并用有机溶剂除去PS核后得到SiO2空心微球的新方法。首先采用光乳液聚合方法制备以PS为核的纳米球形聚丙烯酸(PAA)刷,然后以其为模板采用St ber方法在PS核表面沉积上厚度均匀的SiO2壳层。由于壳层中PAA链的存在,使得该有机/无机纳米杂化粒子具有pH响应性。该方法为制备活性物质(如药物)控释载体开辟了一条新途径。

新型纳米球形聚电解质刷膜阻垢剂用于废水处理初探

采用反渗透膜法处理废水的过程中反渗透膜表面极易结垢,往往要加入相应的膜阻垢剂,膜阻垢剂的好坏直接影响废水处理的效果及效率。采用光乳液聚合法合成具有核壳结构的高分子组装体纳米球形聚电解质刷,其在静电作用和道南效应影响下具有选择性吸附反离子及抑制无机盐结晶的特性,可以作为膜阻垢剂应用于废水处理过程。通过动态评估实验研究了纳米球形聚电解质刷对CaCO_(3)、CaSO_(4)、Al^(3+)的阻垢性能,结果表明与进口阻垢剂ASD-200相比,纳米球形聚电解质刷对CaCO_(3)、CaSO_(4)的阻垢性能分别提升了100%和30%,且具有出色的阻Al^(3+)性能。

阳离子球形聚电解质刷制备及其助留助滤性能分析

采用光乳液聚合法制得新型阳离子球形聚电解质刷(CSPBs)。先按照朔滕-鲍曼反应机理用甲甚丙烯酰氯和2-羟基-2-甲基苯丙酮制备光引发剂,之后将光引发剂负载在聚苯乙烯微球表面,最后将二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)接枝到带有光引发剂的微球表面。运用透射电子显微镜观察合成的CSPBs,其外观形貌均呈圆球形,平均粒径约为170nm。将合成的CSPBs作为助留助滤剂应用在造纸上,通过动态滤水实验对其助留助滤性能进行分析,实验表明:当其添加量为0.04wt%时得到最短的滤水时间(23.2s);当其添加量为0.035wt%时,其最佳纸浆首程留着率(FPR)为70.89%。

球形高分子刷作为包装纸防潮涂料初探

目的以二氧化硅为核、聚甲基丙烯酸甲酯为刷制备球形高分子刷,考察其作为包装纸防潮涂料主要成膜物质的性能。方法采用"从表面接枝"技术,通过引发剂引发单体聚合生成甲基丙烯酸甲酯球形刷,利用FTIR和TEM对球形高分子刷的结构及形态进行表征,并考察其作为涂料成膜物质的应用性能。结果合成的球形高分子刷具有良好的耐水性能,且在固含量达到40%以上时仍具有较低的粘度(64 m Pa?s)。结论该球形高分子刷具有高固低粘包装纸防潮涂料的应用价值。

负载磁性纳米粒子球形聚电解质刷的小角X光光散射表征

通过光乳液聚合法在聚苯乙烯球上接枝聚丙烯酸链形成球形聚电解质刷(SPB),以SPB为纳米反应器,通过共沉淀法原位制备了四氧化三铁磁纳米粒子(MNP),并多次负载增加体系中的磁含量。通过小角X光光散射表征手段,研究了SPB中负载MNP的含量和分布规律。结果表明:在刷子层中,随着负载次数增加,MNP的含量增加,其浓度分布变得越来越不均匀,并且浓度分布由铁离子、亚铁离子的浓度分布和空间阻力共同决定。

利用小角X射线散射研究蛋白质在球形聚电解质刷中的吸附

通过小角X射线散射(SAXS)技术研究了牛血清蛋白(BSA)在阳离子球形聚电解质刷(SPB)中的吸附及分布规律。随着BSA质量浓度的增加,其在SPB中的分布均匀递增,直至达到饱和吸附;随着pH的增大,BSA在刷子层中的分布呈现从靠近核逐渐外移扩散到溶液中的变化趋势。此外,用时间分辨SAXS技术观察到在极短的时间(12s)内BSA在SPB中的动态吸附及再分布的显著变化过程。研究结果表明:SAXS技术在原位表征蛋白质在SPB中的动态分布方面具有其他表征技术不可替代的优势。

以纳米球形聚电解质刷为载体原位还原制备贵金属纳米粒子的研究

以具有核壳结构的纳米球形聚电解质刷为载体,通过吸附不同种类的贵金属离子并将其原位还原,得到分布和粒径不同的贵金属纳米粒子。采用动态光散射(DLS)研究了金属离子浓度和pH对壳层聚电解质链长的影响,使用透射电镜(TEM)观察了贵金属粒子在纳米球形聚电解质刷中的分布,并测量了金属粒子的尺寸。结果表明:金属离子浓度增大,聚电解质链长减小;pH>5时,负载金属粒子之后的聚电解质链长度均大于负载前的长度。不同金属粒子的负载情况相差较大:相同温度下,纳米金属粒子的尺寸符合Ni>Ag>Co的顺序;较高温下制得的金属粒子尺寸要高于低温下制得的金属粒子尺寸;三种纳米金属粒子中,Co纳米粒子具有最好的分布和最小的尺寸。

聚苯乙烯“球型刷”式载体的制备研究

以氯乙酰氯为酰基化试剂,通过一步傅克酰基化反应得到氯乙酰化聚苯乙烯(PS-Acyl-Cl)。以聚苯乙烯的氯乙酰基作为原子转移自由基反应(ATRP)的大分子引发基团,以甲苯为溶剂、CuCl/N,N,N′,N′-四甲基乙二胺(TMEDA)为催化剂,接枝制得聚苯乙烯"球形刷"。反应动力学表明其符合典型的ATRP一级反应动力学特征,且反应速率常数k=1.6×10-5/s。通过对催化剂用量、反应温度、反应时间及单体用量控制,得到平均长度在6～33范围内可控的"球形刷"式接枝共聚物。

膜阻垢剂及其阻垢机理研究新进展

由于水资源紧缺的问题,反渗透膜处理技术发展迅速。膜阻垢剂因能减缓膜组件的结垢、提高水净化效率,因而被广泛应用于反渗透膜处理技术。常见的膜阻垢剂有磷酸盐类、阴离子聚合物类、阳离子聚合物类以及绿色阻垢剂等,一般认为它们可以通过螯合、分散、晶格畸变等作用或阈值效应阻碍或缓解垢的形成。树枝状聚合物膜阻垢剂具有优异的阻垢性能,与其结构相似的球形聚电解质刷作为一种刷状聚合物膜阻垢剂也在膜处理领域中崭露头角。深入研究新型膜阻垢剂的阻垢机理可为设计开发针对性强、经济环保的高效阻垢产品奠定理论基础。

新型温敏超滤膜处理印染废水的研究

印染废水中含有大量有机染料和重金属等物质,对生态环境及人类健康产生了严重的危害。以聚(N-异丙基丙烯酰胺)@聚苯乙烯(PNIPAM@PS)球形聚合物刷为主体,Cd(OH)2纳米线作为牺牲层,聚碳酸酯(PC)膜为支撑层,经简单过滤制备得到对温度有响应性的高分子超滤膜。通过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、动态光散射仪(DLS)及水接触角测量仪对其进行表征,结果表明该超滤膜表面由PNIPAM@PS球形聚合物刷构成,其表面平整,结构规则,且具有良好的温度响应性。随后考察了PNIPAM@PS超滤膜对有机染料(甲基蓝和罗丹明B)和Cd Se重金属颗粒的过滤效果,并通过紫外分光光度计(UV-vis)、原子荧光光谱仪(PL)等对其进行表征。结果显示,随着PNIPAM链增长、PS核粒径减小、实验操作压力增大,超滤膜的过滤效果显著改善。同时超滤膜的孔径可以通过温度实时调节,当环境温度高于PNIPAM链的LCST时,超滤膜的孔径较大;温度降低,超滤膜的孔径变小。PNIPAM@PS超滤膜的孔径可调节性使其在废水处理中有着广泛的应用前景。

聚丙烯酸接枝链长对聚苯乙烯-聚丙烯酸球形聚电解质刷吸附蛋白质的影响规律

对接枝有不同聚丙烯酸(PAA)链长的聚苯乙烯-聚丙烯酸(PS-PAA)球形聚电解质刷,在磷酸盐缓冲液(PBS)中对牛血清白蛋白(BSA)的物理吸附和对链霉亲和素(SA)的化学吸附行为进行了初步探索,得出以下结论:PS-PAA球形聚电解质刷物理吸附BSA时,表面接枝PAA链长的增加降低了对BSA的吸附效果,吸附最小值在33μg/mg左右;PS-PAA球形聚电解质刷化学吸附SA时,表面接枝PAA链长和羧基含量的增加显著增强球形聚电解质刷的化学吸附能力。最后利用酶竞争抑制法初步检测了球形聚电解质刷中化学吸附的SA与生物素(bio-tin)的结合活性。