[发明专利]利用电沉积技术制备壳聚糖非均相膜的方法

说明书

本发明公开了一种壳聚糖非均相膜的制备方法，包括以下步骤：将壳聚糖与到醋酸水溶液混合，在15～30℃下搅拌12～36h至壳聚糖充分溶解，再用1.0～2.0M的乙酸钠水溶液调节pH值至5.4～5.7后过滤，配制得到20.0～30.0mg/mL的壳聚糖溶液；取上述壳聚糖溶液作为电沉积液，以表面镀铜的银片作为阳极金属材料，以铂片作为阴极金属材料，施加恒定电压进行电沉积，从电沉积液中取出阳极，用蒸馏水清洗10～20次，在阳极表面制备得到壳聚糖非均相膜。本发明利用电沉积过程中阳极上发生的电化学反应产生能形成配位作用的不同金属离子，与壳聚糖发生配位作用，是一种新颖和独特的能够在阳极上电沉积制备壳聚糖非均相膜的方法。

技术领域

本发明属于材料技术领域，具体涉及利用电沉积技术制备壳聚糖非均相膜的方法。

背景技术

壳聚糖是甲壳素脱去乙酰基而得到的衍生物，是一种阳离子碱性多糖。其具有来源广泛、价格低廉、可再生、无毒性、优良的生物相容性、生物可降解、成膜性和pH刺激响应性等特点，被广泛应用于伤口愈合、生物传感器、药物输送和工业污染物处理等领域。壳聚糖分子链中含有大量氨基和羟基基团，壳聚糖可以与Mn²⁺、Fe²⁺、Cu²⁺和Zn²⁺等金属离子发生配位作用形成壳聚糖-金属离子的配位化合物,从而实现对金属离子的吸附作用[Separation and Purification Technology,2004,38(1):43-74]。

近年来，电沉积技术提供了一种在金属材料表面构建功能性膜材料的新方法，被广泛应用于很多技术领域，引起了研究者们极大的兴趣。例如，Wang等人利用阴极电沉积制备了碳点/壳聚糖复合膜，并成功的应用到电控制释放和荧光涂层等领域[Journal ofMaterials Chemistry B,2015,3(38):7511-7517]。Bressner等人报道了一种丝素蛋白电刺激诱导成膜的方法，该方法通过对电压或者电流的控制,以及对电极形状的改变可以较为精确的控制丝素蛋白凝胶的成型,该方法制备的丝素蛋白凝胶膜可潜在应用于光电学、生物传感、药物输送领域[Journal of Materials Chemistry B,2014,2(31):4983-4987]。与传统方法相比，电沉积技术具有制备条件温和、操作简单易行、具有空间选择性和可控性，还可以利用改变沉积电压、沉积时间、沉积液浓度等来调节沉积材料的性能。值得注意的是，壳聚糖是目前应用于电沉积技术中最广泛的材料之一，并且壳聚糖能够和纳米材料(例如硫化锌量子点、纳米银等)进行共沉积，这些物质可以和壳聚糖一起共沉积到电极表面的电沉积层中，在电极上构建壳聚糖纳米复合膜材料[ACS Applied MaterialsInterfaces,2014,6(17):15510-15515]。此外壳聚糖作为一种天然高分子，分子链上含有大量的氨基和羟基等基团，这些基团可与一些金属离子发生配位作用形成壳聚糖凝胶，基于这种配位作用可以用于进行壳聚糖的阳极电沉积[Journal of Materials ChemistryB,2016,4(19):3331-3338]。

近年来，非均相膜的研究受到了研究者的关注，并将其应用到催化降解、废水处理以及传感器等领域。Zhang等人制备了一种不对称水凝胶/导电聚合物的非均相膜，并可以通过电刺激和pH刺激来控制正离子的跨膜转运[Advanced Materials,2016,28(1):144-150]。赵等人设计含亲水链段、低表面能含氟链段和疏水链段多元共聚物作为表面偏析改性剂，通过亲水链段的自由表面偏析和低表面能链段的强制表面偏析构建非均相，并利用强制表面偏析的方法和原理构建膜表面非均相结构，显著提高了膜的抗污染性能[Journalof Membrance,2011,382(1-2):222-230]。

发明内容