自粘附石墨烯/蛋白质复合薄膜的制备及功能应用

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附在基材上的导电薄膜(导电涂层)被广泛应用于抗静电、电磁屏蔽、金属防防腐蚀以及电子设备等领域。然而,目前石墨烯基导电涂层在制备过程中往往需要用到合成树脂类材料做胶黏剂,成本较高且不环保;此外,制备的涂层功能性较为单一,难以满足人们对多功能导电涂层的需求。本课题利用三(2-羧乙基)膦(TCEP)可同时还原二硫键和氧化石墨烯(GO)的特点,以溶菌酶类淀粉样组装体为“粘结剂”,以石墨烯为导电填料,经过简单的溶剂挥发可在多种基材表面构筑一层自粘附的石墨烯/蛋白质薄膜。研究工作简要概述如下:(1)探究TCEP对氧化石墨烯的还原考察了 TCEP溶液的pH、反应温度以及反应时间对还原效率的影响,优化了还原工艺。XPS结果表明TCEP的pH值越低,其还原效果越好。UV-Vis结果表明温度越高,反应速率越快。当反应温度为100℃C,TCEP溶液pH为2时,通过XRD和XPS分别表征了不同反应时间下还原氧化石墨烯(rGO)的层间距以及C/O元素比,结果表明TCEP可以在6小时内高效地还原GO。(2)附着在基材上的石墨烯/蛋白质导电薄膜的制备及性能先将溶菌酶与GO的水溶液相混合,之后向混合液中加入二者共同的还原剂TCEP,待还原反应结束,经溶剂挥发在基材表面形成石墨烯/蛋白质导电复合薄膜。TCEP作为一种还原剂,在导电涂层的制备过程中有两个重要的作用,其一是打断溶菌酶分子中的二硫键,形成类淀粉样组装结构,增强基材与薄膜的粘附力;其二是还原GO,赋予薄膜导电性能。此外,溶菌酶作为一种两亲性生物大分子能够提高石墨烯在水溶液中的分散性。相较于目前已报道的导电涂层,相转变溶菌酶/石墨烯(PTL/rGO,PTL-phase transited 1ysozyme)涂层在制备方法、导电填料分散、溶剂使用等方面均展现出优异性。PTL/rGO涂膜对基材具有粘附普适性,具有湿、温度双重响应性,可耐高温,在一定程度上满足了人们对功能性导电涂层的要求。
摘要第3-4页
ABSTRACT第4-5页
缩略语第6-9页
第1章 绪论第9-21页
    1.1 导电涂层研究进展第9-13页
        1.1.1 导电涂层的分类第9-10页
        1.1.2 导电涂层制备第10-11页
        1.1.3 导电涂层面临的挑战第11-12页
        1.1.4 石墨烯基导电薄膜的研究状况第12-13页
    1.2 生物启迪的表界面黏附第13-14页
    1.3 本课题的立题依据,研究基础及内容第14-21页
        1.3.1 立题依据第14页
        1.3.2 研究基础第14-19页
        1.3.3 研究内容及创新点第19-21页
第2章 三(2-羧乙基)膦对氧化石墨烯的还原第21-35页
    2.1 引言第21页
    2.2 材料、试剂及仪器第21-22页
    2.3 实验部分第22-25页
        2.3.1 氧化石墨烯的制备及表征第22-23页
        2.3.2 条件因素对TCEP还原效率的探究第23-25页
        2.3.3 还原反应机理的初步探究第25页
    2.4 结果与讨论第25-34页
        2.4.1 氧化石墨烯的结构表征第25-27页
        2.4.2 条件因素对TCEP还原效率的影响第27-32页
        2.4.3 还原反应方程式的初步探究第32-33页
        2.4.4 还原剂还原效果的比较第33-34页
    2.5 小结第34-35页
第3章 石墨烯/蛋白质涂层的制备及性质第35-57页
    3.1 引言第35-36页
    3.2 材料、试剂、仪器第36-37页
    3.3 实验部分第37-43页
        3.3.1 石墨烯/蛋白质复合涂层的制备第37-39页
        3.3.2 石墨烯/蛋白质复合涂层的机械稳定性第39-40页
        3.3.3 石墨烯/蛋白质复合涂层的导电性第40-41页
        3.3.4 石墨烯/蛋白质复合涂层对基材的粘附普适性第41页
        3.3.5 石墨烯/蛋白质复合涂层的湿度响应性第41-42页
        3.3.6 石墨烯/蛋白质复合涂层的温度响应性第42-43页
    3.4 结果与讨论第43-55页
        3.4.1 石墨烯/蛋白质粘附涂层的制备第43-47页
        3.4.2 石墨烯/蛋白质粘附涂层的机械稳定性第47-50页
        3.4.3 石墨烯/蛋白质涂层的导电性第50页
        3.4.4 石墨烯/蛋白质粘附涂层的粘附普适性第50-53页
        3.4.5 石墨烯/蛋白质涂层的湿度响应性第53-54页
        3.4.6 石墨烯/蛋白质涂层的温度响应性第54-55页
    3.5 小结第55-57页
总结第57-59页
下一步工作建议第59-61页
参考文献第61-69页
致谢第69-71页
攻读硕士学位期间的科研成果第71页
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