壳聚糖膜接枝酞菁材料的制备.doc

1、壳聚糖膜接枝酞菁材料的制备【摘要】在不同温度和 pH 的情况下研究四氨基钴酞菁在壳聚糖膜上的负载量。研究所得，在温度为 60时，四氨基钴酞菁的负载量最大；在 pH=8 时，四氨基钴酞菁的负载量最大，说明弱碱条件下，有利于四氨基钴酞菁的负载。 【关键词】壳聚糖，酞菁 1.1 概述 1.1.1 酞菁的发展及应用。在三十年代早期 Linstead 及其合作者合成了许多酞菁。随后，研究工作者应用 X-ray 确定了酞菁结构。在红光区，酞菁具有强烈的吸收；其固态颜色依据中心原子，晶型，颗粒大小不同，可在深蓝色到金属铜和绿色之间变化。由于酞菁是由范德瓦尔力构成的分子，存在各种各样的堆积方式，Iwatsu

2、为酞菁分子堆积是柱状平面结构， 在一个酞菁柱内，其作用力主要来自第一临近位。 1.1.2 壳聚糖的发展及应用。壳聚糖来源于甲壳质，又称几丁质，存在于甲壳类，节枝类动物的壳体及菌类，藻类等低等植物的细胞壁中。由自然界广泛存在的几丁质（chitin）经过脱乙酰作用得到的，一般而言 N 一乙酰基脱去 55%以上的就可称之为壳聚糖，或者说，能在 1%乙酸或 1%盐酸中溶解 1%的脱乙酰甲壳素，这种脱乙酰甲壳素被称之为壳聚糖。其别名“壳多糖” 、 “脱乙酰甲壳素” 、 “脱乙酰甲壳质” 、 “可溶性甲壳素” 、“可溶性甲壳质” 、 “壳糖胺” 、 “甲壳胺” 、 “甲壳糖” 、 “氨基多糖” 、 “甲壳

3、多聚糖” 、 “几丁聚糖”等，化学名为 -（14）-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，结构式如图 1。自 1859 年，法国人 Rouget 首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。 1.2 壳聚糖的作用 根据现代医学研究，壳聚糖是继蛋白质、脂肪、碳水化合物、纤维素、矿物质之后人体不可缺少的又一生命元素，对人体有八大主要作用：（1）减肥，调脂。带有阳离子的壳聚糖在肠道

4、内与脂肪及胆汁酸结合，可阻断脂肪消化与吸收，清利胆道，降低中性脂肪及低密度脂蛋白，溶解血栓，防止动脉硬化及脑中风。 （2）美容护肤。壳聚糖具有很好的活化细胞作用和保湿功能，可以促进新陈代谢，修复衰老细胞。 （3）强化免疫系统，抑制肿瘤。壳聚糖升高血液 PH 值增强免疫活性细胞质量和数量，抑制肿瘤血管内皮细胞的生长，抑制肿瘤转移，减轻放疗化疗的副作用。 （4）保肝护肝，防醉酒。壳聚糖可活化修复肝细胞，强化肝脏功能，防治脂肪肝和肝炎。促进肝脏氧化酶分泌，防止醉酒。 （5）糖尿病患者的福音。壳聚糖可提高体液的 pH 值，使体液呈弱碱性，并能活化修复胰岛细胞，促使胰岛素分泌。 （6）防治高血压。壳聚糖

5、带正电荷可与食盐中的氯离子结合并排出体外，还能减少血管紧张素的生成，降低血压。 （7）促进肠道有益菌繁殖。壳聚糖促进肠内有益细菌繁殖，抑制有害细菌生长，进而达到吸收营养之效果。 （8）吸附，排出体内重金属。在公害污染环境中最难治疗的就是重金属所引起的疾病，壳聚糖可吸附和络合重金属并排出体外，保持体内电解质之平衡。 1.3 酞菁的新型应用 1.3.1 电致变色器件方面的应用。通过通电和放电的方法能够可转换地改变颜色的材料称为电致变色（EC）材料；由两种还原态的“开关”转换而引起的不同可见光区电子吸收带的产生可以导致两种颜色态或透明态和有色态之间的相互转变。EC 材料可以分为五类：1.无机材料如钨

6、青铜 2.有机材料 3.有机金属 4.笼形化合物 5.电活性聚合物，在这五种材料中酞菁最具有竞争力。如今，EC 材料在学术界、工业界（主要是在美国、欧洲和日本， 中国几乎为空白） 引起了强烈兴趣；因为 EC 材料可以广泛应用于：光信息和储存的可控光折射或光传输器件、反眩目汽车后视镜、太阳镜、军事上的保护眼罩、可控航天器保护窗、办公室的减眩目系统以及汽车和建筑物的“智能窗” 。 1.3.2 气体传感器方面的应用。研究发现，金属酞菁不仅可以作为气体传感器材料，而且还具有相当好的热稳定性，用其制备的传感器具有很好的敏感性。A.de.Hann 等人对铜酞菁气体传感器的电阻与衬底、电极膜厚度、酞菁膜沉积

7、速率以及温度的关系进行了研究，结果表明：衬底粗糙度、酞菁膜的厚度以及沉积速率都会影响酞菁膜的电阻，湿度和晶型也是影响性能的一个重要因素，并可能与衬底有关。 1.3.3 壳聚糖膜接枝酞菁材料。由于壳聚糖具有高化学反应活性并且易于被一些化学试剂修饰，因此这方面的研究工作进行的较多，也取得了可喜的成果。本文采用酞菁材料接枝在壳聚糖膜上，形成一种新型功能性材料，通过实验得出在不同温度、pH 值条件下酞菁负载量的关系。 二、四氨基钴酞菁红外光谱分析 钴酞菁是以自由酞菁作为配体的一种金属配合物，在配位前后自由酞菁红外光谱发生变化，出现新的 N-H 红外振动光谱，由原来非红外活性变为红外活性，形成了新的吸收

8、峰。 金属酞菁特征吸收带主要分布在：1600-1610cm-1 和 1520-1535cm-1都各有一吸收峰，这是由于芳香环上 C=C 及 C=N 的伸缩振动引起的。1345cm-1 ，1095cm-1，1060cm-1，823cm-1 和 751cm-1 左右都出现了酞菁骨架振动吸收峰，说明已经形成了酞菁的大环结构；在 1314cm-1 和1254cm-1 出现吸收峰表明大环结构中的-C-N-的存在，在 3220cm-1 和3348cm-1 处的吸收峰为-NH2 的 N-H 吸收峰，在 1610cm-1 出现了-NH2 的剪式振动峰，由此可以确定是四氨基钴酞菁，从而进一步确定产品为目标产物。 3.2 温度对负载量的影响。在负载开始前 3 个小时，钴酞菁溶液浓度降低较快，说明此时负载反应速度较快，3 个小时后浓度变化趋于平缓，负载反应基本完成。由图可知，当负载温度为 60时，剩余溶液浓度最低，负载量最高。当负载量为 20时，剩余溶液浓度最高，负载量最低。当温度超过 40时负载量明显升高。50和 60时的负载量基本差不多。3.3pH 对负载量的影响。负载 5 小时后，pH=8 的钴酞菁溶液负载量最高，随着 pH 的升高负载量逐渐升高。pH=2 的钴酞菁溶液负载量与pH=8 的溶液相比降低非常多。所以钴酞菁负载应该在 pH=8 时达到最大值，所以弱碱性条件有利于钴酞菁负载。