氧化石墨烯/聚丙烯酸基导电黏附凝胶的制备与性能

现有导电凝胶材料在实际使用时存在诸多缺陷,因此设计出一种兼具高强度、高黏附性和高导电性的凝胶材料具有重要的应用意义。本文以丙烯酸(AAc)和丙烯酸-N-羟基琥珀酰亚胺酯(AAc-NHS ester)为基体,聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为交联剂,引入氧化石墨烯(GO)作为增效成分,通过光引发一步聚合法制备了复合凝胶材料(PAA-NHS/GO)。GO的引入提高了体系的交联度,增强了凝胶的稳定性并赋予了凝胶高导电特性。PAA-NHS/GO的拉伸强度、断裂伸长率、电导率分别可达0.336MPa、302.6%和0.93S/m。复合凝胶的功能基团能与组织表面产生强黏附效果,黏附强度超过40kPa,同时还具备高生物安全性和优异的生物相容性。在外力作用下,复合凝胶表现出稳定的应变传感特性。而在用于心电信号监测时,复合凝胶的灵敏度高,并可实现稳定清晰的信号传输。PAA-NHS/GO作为新型导电黏附凝胶,有望用于柔性可穿戴、生物传感、电子皮肤等领域。

PAA/CS/GO水凝胶的制备及其吸附性能

为了克服壳聚糖在酸性条件下不稳定的缺点,提高氧化石墨烯的分散性能,提升壳聚糖/氧化石墨烯体系对亚甲基蓝的吸附性能,利用自由基聚合和热交联法将丙烯酸(AA)引入壳聚糖(CS)/氧化石墨烯(GO)体系,制备了聚丙烯酸(PAA)/CS/GO水凝胶,并采用电子扫描电镜和傅里叶变换红外光谱对水凝胶的表面结构及化学成分进行了表征,探究了丙烯酸用量、pH值、吸附时间、染料浓度和温度对水凝胶吸附亚甲基蓝容量的影响。结果表明:PAA/CS/GO水凝胶内部成功引入了大量羧酸基团,内部充满孔洞结构并具有稳定性和极佳的吸水溶胀性能;吸附实验表明,丙烯酸剂量为12 mL时制备的PAA/CS/GO水凝胶在温度为333 K时对亚甲基蓝(MB)具有最佳吸附效果,吸附量达到了771.5 mg/g;同时该水凝胶对亚甲基蓝的吸附过程遵循拟二阶动力学模型和Freundlich等温吸附模型。吸附机理研究发现,静电作用力、氢键、共轭作用和孔隙结构是高吸附性能的主要影响作用力。

基于氧化石墨烯-透明质酸-聚乙二醇的复合超分子水凝胶的制备及性能

超分子水凝胶作为生物材料已被广泛应用于医疗领域,但是因为其强度低和稳定性差,在应用于敷料、支架和药物载体时仍存有一定局限性。为了提高超分子水凝胶的力学性能,本研究设计了以透明质酸(HA)接枝β-环糊精(β-CD)和氧化石墨烯(GO)为主体聚合物,四臂聚乙二醇(PEG)接枝金刚烷(AD)为客体聚合物,利用环糊精和金刚烷官能团的主客体相互作用成功制备出了氧化石墨烯-透明质酸-聚乙二醇超分子水凝胶(GHCAP)。与未添加氧化石墨烯的透明质酸-聚乙二醇超分子水凝胶(HCAP)相比,GHCAP的弹性模量显著提高,并且在相同环境下GHCAP对菊苣酸药物的负载率达到43.38%。所构筑的超分子水凝胶GHCAP有望应用于组织敷料和药物载体等医用生物材料领域。

氧化石墨烯/聚海藻酸钠丙烯酸凝胶的制备及溶胀性能研究

采用化学交联法合成了新型的氧化石墨烯/聚海藻酸钠丙烯酸凝胶,考察了氧化石墨烯的用量对凝胶的结构和溶胀性能的影响,并对凝胶的溶胀行为与pH的响应性进行了研究。结果表明:随着氧化石墨烯含量的增大(w<0.05%),凝胶的溶胀性能也会随之增大;当氧化石墨烯质量分数为0.05%时,凝胶的溶胀性能最大;当氧化石墨烯含量(w>0.05%)继续增大时,凝胶的溶胀性能随之减小。在中性介质中,凝胶的溶胀能力最高,在酸性和碱性介质中,也保留着相对较高的溶胀能力。

酸性条件下石墨烯水凝胶的制备及其电化学性能研究

在盐酸存在的条件下,通过一步水热法合成了石墨烯水凝胶材料(AGH).利用SEM,XRD,XPS对样品的结构和形貌进行了表征.结果表明,样品具有三维多孔结构,其表面存在大量的含氧官能团和少量的氯元素.通过循环伏安曲线、恒流充放电曲线和交流阻抗图谱研究了样品的电化学性能.在0.3 A/g的电流密度下,样品的比电容为225.7 F/g,当电流密度上升到10 A/g时,其比电容仍能达到198.0 F/g,表现出了良好的电化学性能.

聚丙烯酸/氧化石墨烯自修复水凝胶的合成及性能

通过改进的Hummers方法成功制备了氧化石墨烯(GO)。以Fe^(3+)为交联剂、丙烯酸(AA)为单体、GO为增强剂,采用原位聚合法制备了聚丙烯酸(PAA)/GO自修复水凝胶。考查了不同GO含量下,PAA/GO自修复水凝胶的溶胀性能,并探讨了GO含量、Fe^(3+)含量和H_2O含量对PAA/GO自修复水凝胶力学性能的影响,研究了PAA/GO自修复水凝胶的自修复性能。结果表明,Fe^(3+)含量、GO含量和H_2O单体含量分别为0.5%(摩尔分数)、0.5%(质量分数,下同)、80%时,具有最佳力学性能(其拉伸强度为743.5 kPa,断裂伸长率为2940.5%);GO含量为0.25%时,PAA/GO自修复水凝胶的吸水性能最大;PAA/GO自修复水凝胶具有优异的自修复性能。

石墨烯基复合水凝胶的构筑及其对甲基橙的光催化降解效果

利用水热合成方法,在有机胺存在时,合成了钛铌酸掺杂的石墨烯基复合水凝胶。分别考察了有机胺的种类和钛铌酸的含量对制备的石墨烯基复合水凝胶的形貌和光催化性能的影响。最终分别比较了石墨烯水凝胶、钛铌酸纳米片和钛铌酸掺杂石墨烯基复合水凝胶对甲基橙在紫外-可见光下的光催化效果。结果表明,钛铌酸掺杂的石墨烯基复合水凝胶在紫外-可见光下对甲基橙具有更好的消除效果。该材料具有易携带、易回收、良好的吸附和优异的光催化效果于一体的特点。

聚丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶制备及对亚甲基蓝吸附

以丙烯酸（AA）为原料,二丙烯酸酯（Pul DA）分散的氧化石墨烯（GO）纳米胶粒（GO-Pul DA）为增强剂,N,N＇-亚甲基双丙烯酰胺（BIS）为交联剂,通过自由基共聚合制备了一系列结构均一的聚丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶（PAA/GO-Pul DA）。考察了BIS质量浓度、GO质量浓度以及溶液pH值对复合水凝胶力学性能、吸水性和亚甲基蓝（MB）吸附量的影响。结果表明,当GO质量浓度从0.1 g/L增加至1.0 g/L时,复合水凝胶拉伸强度从5.0 k Pa增加至10.4 k Pa,断裂伸长率高于100%,当GO的质量浓度为0.3 g/L时,复合水凝胶的断裂伸长率最高为151%;复合水凝胶表现出pH敏感的高吸湿性,pH从3.0增加至6.8时,平衡溶胀比（SRe）变化可达386 g/g,pH=6.8时最大SRe高达490 g/g。当溶液pH值从3.0增加至11.0时,PAA/GO-Pul D对MB的平衡吸附量（qe）可增加1 400~1 500 mg/g,pH=11.0时最大的qe高达1 789 mg/g。复合水凝胶对MB的吸附行为符合准一级动力学模型。5次吸附-解吸附循环后,相对于首次吸附,PAA/GO-Pul D对MB的吸附能力仍保持高达60%,解吸附效率高于90%。

高分配系数丙烯酸-氧化石墨烯水凝胶快速吸附吖啶橙动力学研究

本文探索了石墨烯水凝胶和H-AA-GO对吖啶橙(简称AO)的吸附动力学。结果表明:当浓度为50 mg/L,在100分钟内,石墨烯水凝胶和H-AA-GO对吖啶橙的去除率分别为35%和99.7%,H-AA-GO对AO吸附分配系数数值,从开始的30 min、0.7增加到2;30~60 min,从2增加到6;60~90 min,从6增加到18;90~120 min内,从18增加至最大值26,呈现较高的分配系数。H-AA-GO对吖啶橙的快速去除率源于羧基基团电离出的氢离子与吖啶橙分子中N带有的孤对电子形成路易斯酸碱。吸附动力学方程拟合数据表明:用准二级动力学描述H-AA-GO对吖啶橙的吸附行为更准确。

葡萄糖响应GO/微凝胶复合水凝胶的制备及性能

为了实现胰岛素对糖尿病患者血糖浓度智能调控,提出以3-丙烯酰胺基苯硼酸(AAPBA)、N,N'-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、丙烯酰胺(AAm)为单体,70℃下经乳液聚合制备Poly(AAPBA-DMAA-co-AAm)微凝胶。以微凝胶为交联点,氧化石墨烯(GO)为改进剂,制备了GO/微凝胶复合水凝胶。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR),X射线衍谢仪(XRD)和扫描电镜(SEM)对水凝胶的组成、表面形貌进行表征,粒径分析表明微凝胶的粒径分布均匀、分散性良好。通过称重法对水凝胶的葡萄糖响应性进行测试,结果表明在pH为7.3条件下,水凝胶的响应速率随着葡萄糖浓度的增加而增大。当葡萄糖浓度为40 mmol×L-1,GO/微凝胶复合水凝胶对葡萄糖最大响应溶胀度为18%,响应时间为30 min,载药水凝胶的体外释放结果表明,10 h胰岛素累计释放率可达到52.59%,GO/微凝胶复合水凝胶对胰岛素具有缓释控释作用。

TiO_2纳米管石墨烯凝胶吸附酸性大红热力学研究

以二氧化钛纳米管与氧化石墨烯为原料,借助超声波手段和水热合成法,通过原位自组装,得到纳米二氧化钛(NTs)石墨烯复合水凝胶,简称H-NTs-GO。研究H-NTs-GO对酸性大红吸附过程,考察了反应温度对吸附效果的影响,结果表明:吸附等温线符合Freundlich方程,升高温度可以提高吸附容量;分析了酸性大红在H-NTs-GO上的吸附热力学行为,热力学参数ΔG为负值、ΔH和ΔS为正值,说明吸附是一个自发吸热过程,吸附过程是一个熵增加的过程,吸附过程中混乱度在增加。

基于HAp/rGO-T的骨粘附性复合水凝胶的制备及其性能研究

传统的骨组织修复材料存在与骨组织界面之间的结合能力差、愈合效果差等问题。目前研究的骨粘附性复合水凝胶具有良好的生物活性、骨传导性、骨诱导性以及生物相容性等特点。以纳米羟基磷灰石(HAp)、还原氧化石墨烯(rGO-T)、单宁酸(TA)和丝素蛋白(SF)为原料制备SF/TA/rGO-T/HAp复合水凝胶。通过红外光谱和X-射线衍射光谱分别对rGO-T、HAp、SF、TA、复合水凝胶的结构进行表征,用扫描电镜表征复合水凝胶的表面形貌;对复合水凝胶的流变性能、力学性能、抗湿粘附性能测试表明,复合水凝胶具有良好的抗湿粘附性、黏弹性和拉伸强度,溶胀性能和降解性能测试表明其适合植入生物体。

AP/GO超分子水凝胶的构筑及表征

以天冬氨酸与苝二酰亚胺共价键生成的天冬氨酸衍生物为凝胶因子,通过氧化石墨烯的掺杂构筑新型水凝胶材料.制备的水凝胶通过红外光谱(IR)、扫描电子显微镜(SEM)、X-射线衍射(XRD)以及流变等技术手段进行表征,实验结果表明该材料具有良好的机械性能,水凝胶的形成驱动力主要来源于天冬氨酸分子间氢键以及苝二酰亚胺核与氧化石墨烯之间π–π的协同相互作用.

石墨烯对聚丙烯酸水凝胶溶胀性能的影响

以丙烯酸(AA)为单体,石墨烯(GN)为致孔剂,通过自由基溶液聚合法制备了5种GN投料比的聚丙烯酚(PAA)多孔水凝胶,通过红外光谱、DSC-TG分析、扫描电镜以及凝胶在纯水和PH缓冲液中的溶胀动力学测试研究了GN的加入对PAA水凝胶的化学组成、热稳定性、表面形貌以及溶胀性能的影响。结果表明,GN的加入并不影响PAA的化学组成和热稳定性,但会使凝胶的孔径尺寸更均匀,一定量GN的加入有助于增大凝胶孔径、提高其吸水性和pH敏感性。当GN的用量为AA质量的0.5%〜1.0%时,PAA凝胶的吸水性及pH敏感性最佳。