第1章绪论 下。对于农作物而言，铜会阻碍植物进行养分的吸收242。若用铜含量过高的 水灌溉农田，则铜会在土壤和农作物中积累，最终导致农作物死亡27,28。 1.1.2有机染料废水危害 常见的有机染料污染主要来源于纺织、塑料、皮革、涂层、橡胶、油膝、 木料等工业废水。由于有机染料废水中含有大量有毒的有机残留物、酸、碱 及无机物而毒害环境，有机染料废水排放到水体中不仅会影响水体的美观，而 且会降低阳光的透射率从而导致光合作用的减少[30。染料废水具有色度深、有 机污染物含量高、成分复杂等特点，并且染料抗光解、抗氧化性强，含有多种 具有生物毒性或导致“三致”（致畸、致癌、致突变）性能的有机物，对环境污染 的危害非常大31-3)。其主要危害如下： (1)染料废水中色度对环境的污染：废水中的染料能够通过吸收光线，从 而降低水体的透明度，导致水生生物和微生物大量消耗水中的氧，造成水体缺 氧，影响其生长，破坏水体自净，同时易造成视觉上的污染4,3河。 (2)染料废水中毒性对环境的污染：染料是有机芳香族化合物苯环上的氢 被卤素、硝基、胺基取代以后生成的芳香族卤化物、芳香族硝基化合物、芳香 族胺类化学物、联苯等多苯环取代化合物，生物毒性都较大，有的还是“三致” 物质36。 由于染料废水中含有多种有机染料，使得有机物含量高，成分十分复杂， 对人体有害物质的含量也较高。相对来说，生活中常见的酸、碱、盐等物质和 肥皂等洗涤剂对人体无害，但通过排放积累它们对环境仍有一定影响37,38]。近 年来，氮、磷含量很高的化合物被大量用于日常洗净剂中，印染各道工序中常 用到的尿素等均会导致废水中总磷、总氮含量增高，未经处理或处理未达标后 排放则会使水体富营养化B9,40。如果染料废水不加处理直接排放等现象加剧， 不仅对收纳地表水体造成严重污染，并且将会对日益紧张的饮用水源造成极大 的威胁4。因此对于染料废水的处理，不但可减轻或避免环境污染，保护人们 身体健康，还可以回收利用处理后的水，节约水资源。为了解决环境污染问题， 研究者们不断地开发和寻找各种污水治理方法4244。 1.2吸附法处理废水基本原理 吸附是指当流体接触到固体介质的表面或多孔固体的表面及内部时，通过 2 万方数据
第 1 章绪论 2 下。对于农作物而言，铜会阻碍植物进行养分的吸收[24-26]。若用铜含量过高的 水灌溉农田，则铜会在土壤和农作物中积累，最终导致农作物死亡[27, 28]。 1.1.2 有机染料废水危害 常见的有机染料污染主要来源于纺织、塑料、皮革、涂层、橡胶、油膝、 木料等工业废水[29]。由于有机染料废水中含有大量有毒的有机残留物、酸、碱 及无机物而毒害环境，有机染料废水排放到水体中不仅会影响水体的美观，而 且会降低阳光的透射率从而导致光合作用的减少[30]。染料废水具有色度深、有 机污染物含量高、成分复杂等特点，并且染料抗光解、抗氧化性强，含有多种 具有生物毒性或导致“三致”（致畸、致癌、致突变）性能的有机物，对环境污染 的危害非常大[31-33]。其主要危害如下： （1）染料废水中色度对环境的污染：废水中的染料能够通过吸收光线，从 而降低水体的透明度，导致水生生物和微生物大量消耗水中的氧，造成水体缺 氧，影响其生长，破坏水体自净，同时易造成视觉上的污染[34, 35]。 （2）染料废水中毒性对环境的污染：染料是有机芳香族化合物苯环上的氢 被卤素、硝基、胺基取代以后生成的芳香族卤化物、芳香族硝基化合物、芳香 族胺类化学物、联苯等多苯环取代化合物，生物毒性都较大，有的还是“三致” 物质[36]。 由于染料废水中含有多种有机染料，使得有机物含量高，成分十分复杂， 对人体有害物质的含量也较高。相对来说，生活中常见的酸、碱、盐等物质和 肥皂等洗涤剂对人体无害，但通过排放积累它们对环境仍有一定影响[37, 38]。近 年来，氮、磷含量很高的化合物被大量用于日常洗净剂中，印染各道工序中常 用到的尿素等均会导致废水中总磷、总氮含量增高，未经处理或处理未达标后 排放则会使水体富营养化[39, 40]。如果染料废水不加处理直接排放等现象加剧， 不仅对收纳地表水体造成严重污染，并且将会对日益紧张的饮用水源造成极大 的威胁[41]。因此对于染料废水的处理，不但可减轻或避免环境污染，保护人们 身体健康，还可以回收利用处理后的水，节约水资源。为了解决环境污染问题， 研究者们不断地开发和寻找各种污水治理方法[42-44]。 1.2 吸附法处理废水基本原理 吸附是指当流体接触到固体介质的表面或多孔固体的表面及内部时，通过 万方数据
第1章绪论 物理或化学的作用，流体中物质分子或离子粘附或者结合在固体上的现象45,4。 吸附位点介于固体表面，因此，增加固体的比表面积，例如活性炭结构，可以 大幅提高吸附性能。按吸附机理可将其分为物理吸附(Physical adsorption)和化 学吸附(Chemical adsorption)。被吸附的物质与吸附剂之间通过范德华力吸引 并吸附即为物理吸附，若被吸附的物质与吸附剂之间形成化学键而产生吸附则 为化学吸附。物理吸附与化学吸附并不相互排斥，在一个吸附过程中可同时发 生4幻。在实际工程应用中，常常是不同种吸附共同作用，从而达到预期的处理 效果。 1.3纳米复合材料 1.3.1纳米复合材料简介 纳米材料凭借其独特的理化、力学等性质，近年来成为材料领域研究者的 研究热点。随着对于新型材料开发和研究的深入，以及纳米科学和材料合成技 术的逐渐发展，如活性炭等单一的材料在工程应用上存在很大的缺陷，因此， 对于新型高效复合型材料的需求日益增加4]。纳米复合材料是两种或多种不同 物质，以纳米级别尺寸进行复合而成的新型材料。复合的纳米材料不仅仅有传 统复合材料的特性，还具有纳米材料的特殊性质[4叨。根据实际工程对材料的需 要，例如：催化性能、光电性能、抗菌性能、阻隔性能等，可以选取不同材料 不同组分，制备出相应的多种性能的材料50，列。复合材料中基底材料可以是无 机物、有机物、金属化学物、非金属化合物等，再根据对复合材料的需求，将 具有亲水性或疏水性性能的高分子等材料通过不同方式复合在基底材料表面， 得到不同的功能型复合材料]。但是，功能型复合材料的合成技术同样面临着 很大的挑战。 纳米复合材料在吸附中的应用主要通过选择两种或两种以上具有吸附性能 的材料进行复合，通过增加原始材料的比表面积或分子间选择性亲和作用来提 高吸附能力。 1.3.2碳纳米管概述 1991年日本电镜学家Iij ima在观察石墨产物时发现了由2~50层石墨片层组 成的新型纳米级晶体碳，即为近年来受到很多学者广泛研究的碳纳米管(Carbon 万方数据
第 1 章绪论 3 物理或化学的作用，流体中物质分子或离子粘附或者结合在固体上的现象[45, 46]。 吸附位点介于固体表面，因此，增加固体的比表面积，例如活性炭结构，可以 大幅提高吸附性能。按吸附机理可将其分为物理吸附（Physical adsorption）和化 学吸附（Chemical adsorption ）。被吸附的物质与吸附剂之间通过范德华力吸引 并吸附即为物理吸附，若被吸附的物质与吸附剂之间形成化学键而产生吸附则 为化学吸附。物理吸附与化学吸附并不相互排斥，在一个吸附过程中可同时发 生[47]。在实际工程应用中，常常是不同种吸附共同作用，从而达到预期的处理 效果。 1.3 纳米复合材料 1.3.1 纳米复合材料简介 纳米材料凭借其独特的理化、力学等性质，近年来成为材料领域研究者的 研究热点。随着对于新型材料开发和研究的深入，以及纳米科学和材料合成技 术的逐渐发展，如活性炭等单一的材料在工程应用上存在很大的缺陷，因此， 对于新型高效复合型材料的需求日益增加[48]。纳米复合材料是两种或多种不同 物质，以纳米级别尺寸进行复合而成的新型材料。复合的纳米材料不仅仅有传 统复合材料的特性，还具有纳米材料的特殊性质[49]。根据实际工程对材料的需 要，例如：催化性能、光电性能、抗菌性能、阻隔性能等，可以选取不同材料 不同组分，制备出相应的多种性能的材料[50, 51]。复合材料中基底材料可以是无 机物、有机物、金属化学物、非金属化合物等，再根据对复合材料的需求，将 具有亲水性或疏水性性能的高分子等材料通过不同方式复合在基底材料表面， 得到不同的功能型复合材料[52]。但是，功能型复合材料的合成技术同样面临着 很大的挑战。 纳米复合材料在吸附中的应用主要通过选择两种或两种以上具有吸附性能 的材料进行复合，通过增加原始材料的比表面积或分子间选择性亲和作用来提 高吸附能力。 1.3.2 碳纳米管概述 1991年日本电镜学家 Iij ima在观察石墨产物时发现了由2~50层石墨片层组 成的新型纳米级晶体碳，即为近年来受到很多学者广泛研究的碳纳米管（Carbon 万方数据
第1章绪论 nanotubes,.CNTs)5)。碳纳米管因其独特的结构和优异的电磁学、力学和化学等 方面的性质，引起了科学界的广泛关注，成为下一代纳米电子器件领域的重要 功能材料。碳纳米管是由石墨烯卷曲形成的管状结构，并且具有典型的片层状 中空结构。根据集结的管束直径是否相同，可分为单壁碳纳米管(Single-walled carbon nanotubes,SWCNTs)和多壁碳纳米管(Multi-walled carbon nanotubes,. MWCNTs)。碳纳米管内径很小，最小可达到仅有Inm左右，外径在几个到几十 个纳米之间：长度一般为微米级，可达到103~106微米54。碳纳米管由碳碳共 价键沿轴向有序排列，这种特殊的一维结构使其拥有很高的机械强度、良好的 导电性能、化学和热稳定性，使其在能量存储、电极材料、药物传输及场发射 器件等领域均有广泛应用。 近些年在环境污染治理领域，碳纳米管凭借其独特的中空结构，大的比表 面积以及化学性质成为备受关注的吸附材料。现有资料表明碳纳米管能够吸附 多种污染物，包括重金属、无机非金属离子、脂肪烃、芳香烃、有机农药、抗 生素和内分泌干扰物等55,5。碳纳米管的顶端结构比较活泼，易于功能化形成 活性官能团（例如亲水性的-COOH,-OH)。碳纳米管非共价侧壁能够产生弱化学 键（例如：氢键、π-π共轭、范德华力），能够用于活性分子相互作用或者在碳 纳米管侧壁上结合高分子聚合物长链进行改性4。改性后碳纳米管凭借其表面 官能团、氧化程度等可对有机污染物或重金属离子的吸附有显著的提高。 刘泊良等$)采用改性碳纳米管吸附水溶液中铜离子，用次氯酸钠氧化法成 功将碳纳米管改性，改性后的碳纳米管活性吸附位点增多，从而对铜离子的吸 附效果明显提高。研究表明，酸氧化后的碳纳米管对铜离子的吸附量也会大大 增加，这是因为强酸煮沸后的碳纳米管表明产生了大量亲水性官能团，改变原 本碳纳米管的疏水性，增加了亲水性，有利于对水溶液中重金属离子的吸附。 1.3.3氧化石墨烯概述 石墨烯(Graphene)是由英国Geim等研究者继l991年发现碳纳米管（一 维碳材料)后的又一重大发现，是由碳原子组成的新型二维原子晶体，其在电 子、信息、能源、材料和生物医药等新兴研究领域展现出在理论研究和实际应 用方面的无穷魅力58]。 石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元59)，通过二维的石墨烯结构，每个 碳原子均为$p2杂化，可提供一个单独的p轨道用于与电子形成大兀键，形成的 万方数据
第 1 章绪论 4 nanotubes, CNTs）[53]。碳纳米管因其独特的结构和优异的电磁学、力学和化学等 方面的性质，引起了科学界的广泛关注，成为下一代纳米电子器件领域的重要 功能材料。碳纳米管是由石墨烯卷曲形成的管状结构，并且具有典型的片层状 中空结构。根据集结的管束直径是否相同，可分为单壁碳纳米管（Single-walled carbon nanotubes, SWCNTs）和多壁碳纳米管（Multi-walled carbon nanotubes, MWCNTs）。碳纳米管内径很小，最小可达到仅有 1nm 左右，外径在几个到几十 个纳米之间；长度一般为微米级，可达到 103~106 微米[54]。碳纳米管由碳碳共 价键沿轴向有序排列，这种特殊的一维结构使其拥有很高的机械强度、良好的 导电性能、化学和热稳定性，使其在能量存储、电极材料、药物传输及场发射 器件等领域均有广泛应用。 近些年在环境污染治理领域，碳纳米管凭借其独特的中空结构，大的比表 面积以及化学性质成为备受关注的吸附材料。现有资料表明碳纳米管能够吸附 多种污染物，包括重金属、无机非金属离子、脂肪烃、芳香烃、有机农药、抗 生素和内分泌干扰物等[55, 56]。碳纳米管的顶端结构比较活泼，易于功能化形成 活性官能团（例如亲水性的-COOH,-OH）。碳纳米管非共价侧壁能够产生弱化学 键（例如：氢键、π-π 共轭、范德华力），能够用于活性分子相互作用或者在碳 纳米管侧壁上结合高分子聚合物长链进行改性[41]。改性后碳纳米管凭借其表面 官能团、氧化程度等可对有机污染物或重金属离子的吸附有显著的提高。 刘泊良等[57]采用改性碳纳米管吸附水溶液中铜离子，用次氯酸钠氧化法成 功将碳纳米管改性，改性后的碳纳米管活性吸附位点增多，从而对铜离子的吸 附效果明显提高。研究表明，酸氧化后的碳纳米管对铜离子的吸附量也会大大 增加，这是因为强酸煮沸后的碳纳米管表明产生了大量亲水性官能团，改变原 本碳纳米管的疏水性，增加了亲水性，有利于对水溶液中重金属离子的吸附。 1.3.3 氧化石墨烯概述 石墨烯（Graphene）是由英国 Geim 等研究者继 1991 年发现碳纳米管（一 维碳材料）后的又一重大发现，是由碳原子组成的新型二维原子晶体，其在电 子、信息、能源、材料和生物医药等新兴研究领域展现出在理论研究和实际应 用方面的无穷魅力[58]。 石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元[59]，通过二维的石墨烯结构，每个 碳原子均为 sp2 杂化，可提供一个单独的 p 轨道用于与电子形成大兀键，形成的 万方数据
第1章绪论 兀电子可以自由移动，富勒烯(Fullerene)即由其翘曲成零维而形成的，当它 卷成一维，即形成碳纳米管，甚至通过石墨烯的堆垛可形成三维(3D)的石墨。 石墨烯作为新型的碳结构材料，使其作为吸附材料受到研究者的极大重视。 (1)石墨烯具有巨大的比表面积约2700m/g,能够为被吸附物质提供更多的吸 附位点：(2)石墨烯的孔状结构，可提供足够空间提高被吸附物质的扩散效率： (3)石墨烯是由苯六元环组合而成的稳定的二维晶体，能够同时吸附不同种污 染物，包括重金属离子和有机染料。但研究发现，石墨烯由于其化学稳定性高， 片与片之间的范德华力较强，使其难溶于水及常用的有机溶剂：实验表明，石 墨烯在水溶液中分散性差，容易产生聚集，这成为石墨烯在吸附污染物领域的 一大缺陷6。因此，为了充分利用其优良性能，提高其分散性或溶解性，需要 对石墨烯进行必要的表面修饰。在石墨烯的表面处理方面，目前研究者进行了 大量研究。各种共价、非共价和掺杂的方法都被使用，修饰后的石墨烯展现出 优良的溶解性和分散性能[61]。 在1859年，英国化学家Brodie通过Schafhaeutl法，选取氯酸钾和强酸作为 氧化剂，不仅成功嵌入到石墨夹层当中，并且成功化学合成氧化石墨烯(Graphene oxide,GO)[62。氧化石墨烯薄片结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。 其可以通过将石墨粉末化学氧化及剥离后获得，根据其是单一原子层的特点， 可在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，氧化石墨烯被视为是具有聚合物、胶 体、薄膜，以及两性分子的特性的非传统形态的软性材料636阿。长久以来，氧 化石墨烯由其自身结构特点被研究学者视为亲水性物质，并且在水体中具有优 越的分散性，通过相关实验证明，石墨烯薄片从边缘到中央呈现出亲水至疏水 的性质，也就是说，氧化石墨烯实际上具有两亲性。因此，氧化石墨烯可如同 界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量66。 氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。主要有三种制备氧化石墨的方法： Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制备过程的效果 相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前最常用的一种。虽然最后得到的 石墨烯产物或还原氧化石墨烯都具有较多的缺陷，导致其导电性不如原始的石 墨烯，不过这个氧化-剥离-还原的制程可有效地让不可溶的石墨粉末在水中变 得可加工，提供制作还原氧化石墨烯的途径。而且其简易的制程及其溶液可加 工性，考虑量产的工业制程中，上述工艺过程已成为制造石墨烯相关材料及组 件的极具吸引力的工艺过程。 5 万方数据
第 1 章绪论 5 兀电子可以自由移动，富勒烯（Fullerene ）即由其翘曲成零维而形成的，当它 卷成一维，即形成碳纳米管，甚至通过石墨烯的堆垛可形成三维（3D）的石墨。 石墨烯作为新型的碳结构材料，使其作为吸附材料受到研究者的极大重视。 （1）石墨烯具有巨大的比表面积约 2700m2 /g，能够为被吸附物质提供更多的吸 附位点；（2）石墨烯的孔状结构，可提供足够空间提高被吸附物质的扩散效率； （3）石墨烯是由苯六元环组合而成的稳定的二维晶体，能够同时吸附不同种污 染物，包括重金属离子和有机染料。但研究发现，石墨烯由于其化学稳定性高， 片与片之间的范德华力较强，使其难溶于水及常用的有机溶剂；实验表明，石 墨烯在水溶液中分散性差，容易产生聚集，这成为石墨烯在吸附污染物领域的 一大缺陷[60]。因此，为了充分利用其优良性能，提高其分散性或溶解性，需要 对石墨烯进行必要的表面修饰。在石墨烯的表面处理方面，目前研究者进行了 大量研究。各种共价、非共价和掺杂的方法都被使用，修饰后的石墨烯展现出 优良的溶解性和分散性能[61]。 在 1859 年，英国化学家 Brodie 通过 Schafhaeutl 法，选取氯酸钾和强酸作为 氧化剂，不仅成功嵌入到石墨夹层当中，并且成功化学合成氧化石墨烯（Graphene oxide, GO）[62]。氧化石墨烯薄片结构跨越了一般化学和材料科学的典型尺度。 其可以通过将石墨粉末化学氧化及剥离后获得，根据其是单一原子层的特点， 可在横向尺寸上扩展到数十微米。因此，氧化石墨烯被视为是具有聚合物、胶 体、薄膜，以及两性分子的特性的非传统形态的软性材料[63-65]。长久以来，氧 化石墨烯由其自身结构特点被研究学者视为亲水性物质，并且在水体中具有优 越的分散性，通过相关实验证明，石墨烯薄片从边缘到中央呈现出亲水至疏水 的性质，也就是说，氧化石墨烯实际上具有两亲性。因此，氧化石墨烯可如同 界面活性剂一般存在界面，并降低界面间的能量[66]。 氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。主要有三种制备氧化石墨的方法： Brodie 法，Staudenmaier 法和 Hummers 法。其中 Hummers 法的制备过程的效果 相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前最常用的一种。虽然最后得到的 石墨烯产物或还原氧化石墨烯都具有较多的缺陷，导致其导电性不如原始的石 墨烯，不过这个氧化−剥离−还原的制程可有效地让不可溶的石墨粉末在水中变 得可加工，提供制作还原氧化石墨烯的途径。而且其简易的制程及其溶液可加 工性，考虑量产的工业制程中，上述工艺过程已成为制造石墨烯相关材料及组 件的极具吸引力的工艺过程。 万方数据
第1章绪论 1.4贻贝仿生概述 近些年，随着各行各业的不断发展，在材料领域，单一固定化的材料已然 不能满足人们的生产和生活需求。因此，材料科学研究领域的科学家为了提高 材料性能，延长材料的使用寿命，实现对材料表面性能的调控，致力于材料表 面改性、修饰的深入研究。 目前，对材料的表面修饰主要采用表面涂覆、化学改性、表面接枝、层层 自组装、自组装单层、等离子体处理等方法，对材料进行表面修饰，以增强其 耐腐蚀、耐酸碱、耐氧化及耐热等能力。但是由于繁琐的实验操作过程、苛刻 的反应条件、对材料或形状特定的要求使得对材料的表面改性受到极大的限制 [61-69 因此，开发简便高效、反应条件温和的材料表面改性方法十分有必要[0。 贻贝仿生功能化材料技术的出现，充分弥补了现有技术手段的不足，其对任意 固体材料表面的超强粘附特性引起了广泛的关注，使其逐渐成为仿生学、材料 学、化学、生物医学等众多交叉学科的研究热点列。 1.4.1贻贝仿生功能化 海洋贻贝(Mytilus)是一种双壳软体动物，普遍生存于近海和沿岸，大多 隶属贻贝科(Mytilidae),是沿海常见的生物之一。人们发现贻贝在遭遇强风巨 浪的冲刷下，仍可通过足部分泌的粘液将自己牢牢粘附在礁石或者轮船底部。 观察发现，贻贝还可以将自己粘附在玻璃、矿物、金属等材料表面，仿生学者 对此种现象产生了浓厚的兴趣2,7]。研究发现，海洋生物贻贝是由于足腺细胞 分泌出的一种足丝腺的腺液，该腺液具有超强力粘附特性，能够在海水中快速 固化形成足丝，将贻贝牢固地附着在岩石、船体等固体基质表面4。而这种足 丝腺的粘合与防水能力极强，是现有人类合成的粘合剂无法企及的。该腺液的 重要组成成分是贻贝粘附蛋白(Mussel adhesive proteins,MAPS),其在水中表现 出极强的粘附能力，其组成中富含大量的贻贝足丝蛋白5(Mylilus foot protein 5,Mfp-5),是实现MAPS极强粘合作用的关键组分阿]。进一步对Mf-5研究发 现，MfD-5的氨基酸序列中存在含量最多高达30%的L-多巴(L-DOPA)以及15% 赖氨酸残基，在贻贝对材料表面进行粘附的过程中，两者发挥着至关重要的作 用76,7刀。 研究发现，L-DOPA的儿茶酚衍生物多巴胺(dopamine,DA)因其结构的相 6 万方数据
第 1 章绪论 6 1.4 贻贝仿生概述 近些年，随着各行各业的不断发展，在材料领域，单一固定化的材料已然 不能满足人们的生产和生活需求。因此，材料科学研究领域的科学家为了提高 材料性能，延长材料的使用寿命，实现对材料表面性能的调控，致力于材料表 面改性、修饰的深入研究。 目前，对材料的表面修饰主要采用表面涂覆、化学改性、表面接枝、层层 自组装、自组装单层、等离子体处理等方法，对材料进行表面修饰，以增强其 耐腐蚀、耐酸碱、耐氧化及耐热等能力。但是由于繁琐的实验操作过程、苛刻 的反应条件、对材料或形状特定的要求使得对材料的表面改性受到极大的限制 [67-69]。 因此，开发简便高效、反应条件温和的材料表面改性方法十分有必要[70]。 贻贝仿生功能化材料技术的出现，充分弥补了现有技术手段的不足，其对任意 固体材料表面的超强粘附特性引起了广泛的关注，使其逐渐成为仿生学、材料 学、化学、生物医学等众多交叉学科的研究热点[71]。 1.4.1 贻贝仿生功能化 海洋贻贝（Mytilus）是一种双壳软体动物，普遍生存于近海和沿岸，大多 隶属贻贝科（Mytilidae ），是沿海常见的生物之一。人们发现贻贝在遭遇强风巨 浪的冲刷下，仍可通过足部分泌的粘液将自己牢牢粘附在礁石或者轮船底部。 观察发现，贻贝还可以将自己粘附在玻璃、矿物、金属等材料表面，仿生学者 对此种现象产生了浓厚的兴趣[72, 73]。研究发现，海洋生物贻贝是由于足腺细胞 分泌出的一种足丝腺的腺液，该腺液具有超强力粘附特性，能够在海水中快速 固化形成足丝，将贻贝牢固地附着在岩石、船体等固体基质表面[74]。而这种足 丝腺的粘合与防水能力极强，是现有人类合成的粘合剂无法企及的。该腺液的 重要组成成分是贻贝粘附蛋白（Mussel adhesive proteins,MAPS），其在水中表现 出极强的粘附能力，其组成中富含大量的贻贝足丝蛋白 5（Mylilus foot protein 5,Mfp-5），是实现 MAPS 极强粘合作用的关键组分[75]。进一步对 Mfp-5 研究发 现，Mfp-5 的氨基酸序列中存在含量最多高达 30%的 L-多巴（L-DOPA）以及 15% 赖氨酸残基，在贻贝对材料表面进行粘附的过程中，两者发挥着至关重要的作 用[76, 77]。 研究发现，L-DOPA 的儿茶酚衍生物多巴胺（dopamine,DA）因其结构的相 万方数据