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新型无污染两性离子聚合物的强表面水合作用和抗盐机理

2021-10-05 09:33:56 来源:网络 责任编辑:
美国密歇根大学ZhanChen团队揭示了基于蛋白质稳定剂TMAO的新型无污染两性离子聚合物的强表面水合作用和耐盐机理。相关研究成果公布于2021年9月28日出版的《美国化学会杂志》。
两性离子聚合物因其强烈的表面水合作用而表现出优异的防污性能。但盐分子可能严重降低典型的两性离子聚合物表面水合作用,使这些聚合物在实际生物和海洋环境中的应用具有挑战性。最近,基于蛋白质稳定剂三甲胺N-氧化物(TMAO)的新型两性离子聚合物刷被开发成优良的防污材料。
利用表面敏感和频繁的振动光谱,研究人员研究了TMAO聚合物刷(pTMAO)的表面水合作用和盐和蛋白质对表面水合作用的影响。研究表明,暴露在高浓度盐溶液(海水等)中只是适度降低表面水的合作用。与其他两性离子聚合物相比,其优异的抗盐能力是正电荷与负电荷基团之间的距离短,因此pTMAO中的偶极子小,TMAO两性离子周围的水合作用强。同时导致pTMAO中的O–与水之间的键合相互作用强,并且由于N 和水合水的强烈排斥作用,O–与金属阳离子之间的相互作用较弱。
量子和原子尺度进行的计算机模拟支持SFG分析结果。除盐效果外,还发现海水中暴露的蛋白质对pTMAO表面水合作用的影响最小,完全排除了蛋白质粘附。pTMAO优良的防污性能来源于极强的表面水合作用,能有效抵抗盐和蛋白质造成的破坏。
 

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