介孔聚多巴胺（MPDA）的合成

一、硬模板法（经典可控，优先选择）

（一）核心原料

• 模板：介孔 SiO₂球（孔径 10-30 nm，粒径 200-500 nm）

• 单体：多巴胺盐酸盐（纯度≥98%）

• 缓冲液：Tris-HCl（10 mmol/L，pH=8.5）

• 刻蚀剂：（HF，10%）或氢氧化钠溶液（2 mol/L）

• 溶剂：去离子水、无水乙醇

（二）详细操作步骤

1. 称取 0.1 g 介孔 SiO₂球，加入 50 mL 去离子水，超声分散 20 min，形成均匀悬浮液。

2. 加入 0.2 g 多巴胺盐酸盐，搅拌溶解后，缓慢加入 Tris-HCl 缓冲液，调节体系 pH 至 8.5。

3. 室温下磁力搅拌 8-12 h，多巴胺在 SiO₂表面原位聚合，形成 PDA 包覆层（悬浮液呈棕黑色）。

4. 离心分离产物（8000 r/min，10 min），用去离子水、无水乙醇各洗涤 3 次，60℃真空干燥 6 h，得到 SiO₂@PDA 复合物。

5. 将复合物浸入 10% HF 溶液中，室温搅拌 6-8 h，刻蚀去除 SiO₂模板。

6. 离心收集产物，用去离子水洗涤至滤液中性，60℃真空干燥 12 h，得到 MPDA。

（三）关键参数

• 多巴胺与 SiO₂质量比：2:1，确保包覆厚度均匀（10-20 nm）。

• 反应 pH：严格控制在 8.0-8.5，此条件下多巴胺聚合速率适中，易形成介孔结构。

• 刻蚀时间：不少于 6 h，避免模板残留堵塞介孔。

二、软模板法（操作简便，无需刻蚀）

（一）核心原料

• 表面活性剂（模板）：F127（三嵌段共聚物）、CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）

• 单体：多巴胺盐酸盐

• 溶剂：去离子水、乙醇（体积比 3:1）

• 调节剂：盐酸（0.1 mol/L，调节 pH）

（二）详细操作步骤

1. 称取 0.3 g F127，加入 60 mL 水 - 乙醇混合溶剂，50℃搅拌 30 min 至溶解。

2. 加入 0.25 g 多巴胺盐酸盐，搅拌溶解后，用 0.1 mol/L 盐酸调节 pH 至 5.0-6.0。

3. 升温至 60℃，恒温搅拌 8-10 h，表面活性剂自组装形成介孔模板，多巴胺同步聚合形成 PDA 骨架。

4. 离心分离产物（10000 r/min，15 min），用乙醇回流洗涤 2 次（每次 2 h），去除表面活性剂模板。

5. 60℃真空干燥 8 h，得到 MPDA，比表面积可达 400-600 m²/g。

（三）关键参数

• 表面活性剂浓度：0.5-1.0 g/100 mL，浓度过高易导致孔道坍塌，过低则介孔结构不明显。

• 反应温度：55-65℃，温度过高会加速表面活性剂分解，影响介孔形貌。

三、无模板法（低成本，结构均一性差）

（一）核心原料

• 单体：多巴胺盐酸盐

• 溶剂：去离子水

• 调节剂：氢氧化钠溶液（0.1 mol/L）、氯化钠（分析纯）

（二）详细操作步骤

1. 称取 0.2 g 多巴胺盐酸盐，加入 50 mL 去离子水，搅拌溶解。

2. 加入 0.1 g 氯化钠（调控聚合过程中的自组装），缓慢滴加 0.1 mol/L NaOH 溶液，调节 pH 至 9.0-9.5。

3. 室温搅拌 6-8 h，多巴胺通过分子间作用力自组装形成介孔结构。

4. 离心分离，去离子水洗涤至中性，50℃真空干燥 10 h，得到 MPDA。

（三）特点

• 无需模板和刻蚀步骤，成本低、操作快。

• 孔径均一性差（5-30 nm），比表面积较低（200-300 m²/g），仅适用于对结构要求不高的场景（如简单吸附）。

四、合成关键注意事项

1. 分散性控制：所有方法中，超声分散步骤（≥15 min）至关重要，避免颗粒团聚导致介孔堵塞。

2. 孔径调控：硬模板法通过更换不同孔径的 SiO₂模板调控（5-30 nm）；软模板法通过改变表面活性剂种类（F127→CTAB，孔径变小）调控。

3. 产物稳定性：干燥温度不超过 60℃，否则会破坏介孔结构，影响性能。