一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜及其制備方法，所述復(fù)合膜的主要原料為殼聚糖、海藻酸鈉和氧化石墨烯量子點(diǎn)，其制備方法包括以下步驟：（1）制備氧化石墨烯量子點(diǎn)懸浮液；（2）向上述氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液中加入海藻酸鈉粉末，超聲、攪拌均勻；（3）將殼聚糖的乙酸溶液逐滴加入到海藻酸鈉的氧化石墨烯量子點(diǎn)溶液中，攪拌得到共混溶膠；（4）將共混溶膠液倒入到模板中，靜置一段時(shí)間，進(jìn)行氯化鈣交聯(lián)處理后得到摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜。本發(fā)明制備過程簡(jiǎn)單、原料易得、條件溫和，制備的復(fù)合膜具有良好的親水性和機(jī)械性能，以及生物相容性好；可適用于水分離、吸附過濾、醫(yī)用敷料等生物醫(yī)用領(lǐng)域。
【專利說明】
一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及膜分離領(lǐng)域，尤其涉及一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]高分子-無機(jī)雜化膜能夠綜合高分子和無機(jī)膜材料的優(yōu)點(diǎn)，克服高分子膜穩(wěn)定性差及無機(jī)膜質(zhì)脆、不易加工的缺點(diǎn)，且具有雜化后衍生的高調(diào)控精度及高調(diào)控自由度等新優(yōu)點(diǎn)，已逐步成為膜和膜過程領(lǐng)域的前沿。
[0003]殼聚糖又稱脫乙酰甲殼素，是由自然界廣泛存在的幾丁質(zhì)經(jīng)過脫乙酰作用得到的。自1859年，法國人Rouget首先得到殼聚糖后，這種天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等優(yōu)良性能被各行各業(yè)廣泛關(guān)注，在醫(yī)藥、食品、化工、化妝品、水處理、金屬提取及回收、生化和生物醫(yī)學(xué)工程等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用研究取得了重大進(jìn)展。
[0004]海藻酸鈉是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取的一種天然多糖碳水化合物，分子鏈由β-D-甘露糖醛酸(M段)和C1-L-古羅糖醛酸(G段)組成，能在二價(jià)鹽離子溶液中發(fā)生交聯(lián)形成凝膠，海藻酸鈉具有增稠性好、成膜性好、凝膠強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，但由于比表面積較低，常通過與納米材料進(jìn)行復(fù)合以提高吸附性能。
[0005]氧化石墨烯(GO)是石墨粉末經(jīng)化學(xué)剝離后的產(chǎn)物，是近年來新興的一種二維碳材料，具有單一的原子層，且其表面具有較多的羥基、羧基以及環(huán)氧官能團(tuán)；同時(shí)，GO本身還具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性、親水性、抗污染性能、生物相容性以及機(jī)械性能。氧化石墨烯量子點(diǎn)(GOQDs)是準(zhǔn)零維的納米材料，其內(nèi)部電子在各方向上的運(yùn)動(dòng)都受到限制，所以量子局限效應(yīng)特別明顯，具有很多獨(dú)特的性質(zhì)。作為氧化石墨烯材料的衍生物，在兼顧了氧化石墨烯優(yōu)良特性的同時(shí)，又依靠量子限域效應(yīng)和邊界效應(yīng)而具備了光致發(fā)光等氧化石墨烯所不具備的性質(zhì)，而且在細(xì)胞毒性、生物相容性等方面也有更好的表現(xiàn);在生物、醫(yī)學(xué)、材料、新型半導(dǎo)體器件等領(lǐng)域具有重要的潛在應(yīng)用。因此，對(duì)氧化石墨烯量子點(diǎn)進(jìn)行海藻酸鈉修飾可以優(yōu)化高分子-無機(jī)界面形態(tài)，并提高對(duì)水分子的吸附能力，在水分離、生物醫(yī)藥等方面有良好的應(yīng)用前景。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜及其制備方法。本發(fā)明制備過程簡(jiǎn)單、原料易得、條件溫和，制備的摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜具有較好的親水性和機(jī)械性能，以及生物相容性，用于水分離、吸附過濾、醫(yī)用敷料等生物醫(yī)用領(lǐng)域。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜的主要原料為殼聚糖、海藻酸鈉和氧化石墨烯量子點(diǎn)，其制備方法包括以下步驟:
(I)將0.01-0.05g氧化石墨烯量子點(diǎn)加入到50ml去離子水中，200W超聲振蕩處理2h，得到氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液；
(2)將0.4-0.Sg海藻酸鈉加入到步驟(I)得到的氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液中，磁力攪拌處理，攪拌溫度為25-35 °C，攪拌時(shí)間為20-28h;
(3)將0.1-0.8g殼聚糖加入到乙酸溶液中(pH為1.4-2.0)，室溫磁力攪拌2_5h后，得到均勻殼聚糖溶液；
(4)將步驟(3)攪拌所得殼聚糖溶液逐滴加入到步驟(2)得到的溶液中，室溫磁力攪拌5-10h，得到共混溶膠；
(5)將步驟(4)攪拌所得共混溶膠靜置脫氣處理I天，倒入20X 10 X 0.5cm塑料模板里，室溫晾置20-28h;
(6 )將模板全部浸沒到的氯化鈣溶液中處理8_12min，之后水洗3次，自然晾干。
[0008]本發(fā)明的有益效果在于:
(1)氧化石墨烯量子點(diǎn)的初級(jí)原料為石墨，原料來源廣泛、易得、成本低廉；
(2)零維的氧化石墨烯量子點(diǎn)除了具有石墨烯本身所固有的優(yōu)點(diǎn)如大的比表面積、良好的熱、化學(xué)穩(wěn)定性以及對(duì)環(huán)境友好等，由于其尺寸在10 nm以下表現(xiàn)出更強(qiáng)的量子限域效應(yīng)和邊界效應(yīng)，因而展現(xiàn)出更多新的物理化學(xué)性質(zhì)；
(3)本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，條件溫和，綠色環(huán)保；
(4)本發(fā)明所得的摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜具有很好的親水性、機(jī)械性能，以及生物相容性，可用于分離吸附、生物敷料等生物領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0009]圖1摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜；
圖2摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜的接觸角測(cè)定。
【具體實(shí)施方式】
[0010]為了使本發(fā)明所述的內(nèi)容更加便于理解，下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明所述的技術(shù)方案做進(jìn)一步的說明，但是本發(fā)明不僅限于此。
[0011]實(shí)施例1
1)將0.0lg氧化石墨烯量子點(diǎn)加入到50ml去離子水中，超聲振蕩處理2h，得到氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液；
2)將0.4g海藻酸鈉加入到步驟I)得到的氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液中，在25°C溫度下磁力攪拌處理20h;
3)將0.2g殼聚糖加入到20ml乙酸溶液中，室溫磁力攪拌2h處理后，得到均勻殼聚糖溶液；
4)將步驟(3)攪拌所得殼聚糖溶液逐滴加入到步驟(2)得到的溶液中，室溫磁力攪拌處理5h，得到共混溶膠；
5)將步驟4)攪拌所得共混溶膠靜置脫氣處理I天，倒入20X 10 X 0.5cm塑料模板里，室溫晾置20h;
6)將模板放入3mM氯化鈣溶液中處理8min，之后水洗3次，自然晾干。
[0012]實(shí)施例2 1)將0.02g氧化石墨烯量子點(diǎn)加入到50ml去離子水中，超聲振蕩處理2h，得到氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液；
2)將0.5g海藻酸鈉加入到步驟I)得到的氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液中，在28°C溫度下磁力攪拌處理22h;
3)將0.4g殼聚糖加入到20ml乙酸溶液中，室溫磁力攪拌3h處理后，得到均勻殼聚糖溶液；
4)將步驟(3)攪拌所得殼聚糖溶液逐滴加入到步驟(2)得到的溶液中，室溫磁力攪拌處理10h，得到共混溶膠；
5)將步驟4)攪拌所得共混溶膠靜置脫氣處理I天，倒入20X10X0.5cm塑料模板里，室溫晾置24h;
6)將模板放入4mM氯化媽溶液中9min，之后水洗3次，自然晾干。
[0013]實(shí)施例3
1)將0.03g氧化石墨烯量子點(diǎn)加入到50ml去離子水中，超聲振蕩處理2h，得到氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液；
2)將0.6g海藻酸鈉加入到步驟I)得到的氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液中，在30°C溫度下磁力攪拌處理24h;
3)將0.6g殼聚糖加入到20ml乙酸溶液中，室溫磁力攪拌4h處理后，得到均勻殼聚糖溶液；
4)將步驟(3)攪拌所得殼聚糖溶液逐滴加入到步驟(2)得到的溶液中，室溫磁力攪拌處理7h，得到共混溶膠；
5)將步驟4)攪拌所得共混溶膠靜置脫氣處理I天，倒入20X10X0.5cm塑料模板里，室溫晾置26h;
6)將模板放入6mM氯化媽溶液中1min，之后水洗3次，自然瞭干。
[0014]實(shí)施例4
1)將0.05g氧化石墨烯量子點(diǎn)加入到50ml去離子水中，超聲振蕩處理2h，得到氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液；
2)將0.Sg海藻酸鈉加入到步驟I)得到的氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液中，在35°C溫度下磁力攪拌處理28h;
3)將0.8g殼聚糖加入到20ml乙酸溶液中，室溫磁力攪拌5h處理后，得到均勻殼聚糖溶液；
4)將步驟(3)攪拌所得殼聚糖溶液逐滴加入到步驟(2)得到的溶液中，室溫磁力攪拌處理Sh，得到共混溶膠；
5)將步驟4)攪拌所得共混溶膠靜置脫氣處理I天，倒入20X10X0.5cm塑料模板里，室溫晾置28h;
6)將模板放入8mM氯化鈣溶液中處理12min，之后水洗3次，自然晾干。
[0015]從圖2可以看出，摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜具有很好的親水性性能，初始接觸角為45° ;且隨著時(shí)間的延長，接觸角逐漸降低，在180s時(shí)，接觸角降低為26°，即所制備復(fù)合膜具有很好的親水性能。
[0016]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜，其特征在于:所述復(fù)合膜的主要原料為殼聚糖、海藻酸鈉和氧化石墨烯量子點(diǎn)。2.—種制備如權(quán)利要求1所述的摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜的方法，其特征在于:具體包括以下步驟: (1)將0.01-0.05g氧化石墨烯量子點(diǎn)加入到50ml去離子水中，200W超聲振蕩處理2h，得到氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液； (2)將0.4-0.Sg海藻酸鈉加入到步驟(I)得到的氧化石墨烯量子點(diǎn)分散液中，磁力攪拌處理； (3)將0.1-0.8g殼聚糖加入到pH為1.4-2.0的乙酸溶液中，室溫磁力攪拌處理后，得到均勻殼聚糖溶液； (4)將步驟(3)攪拌所得殼聚糖溶液逐滴加入到步驟(2)得到的溶液中，室溫磁力攪拌處理，得到共混溶膠； (5)將步驟(4)攪拌所得共混溶膠靜置脫氣處理I天，倒入20X 10 X 0.5cm塑料模板里，室溫晚置； (6)將模板全部浸沒到氯化鈣溶液中進(jìn)行交聯(lián)處理，之后水洗3次，自然晾干。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于:步驟(2)中攪拌溫度為25-35°C，攪拌時(shí)間為20-28h。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于:步驟(3)中磁力攪拌時(shí)間為2-5h。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于:步驟(4)中磁力攪拌時(shí)間為5-10h。6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于:步驟(5 )中室溫晾置時(shí)間為20-28h。7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種摻雜氧化石墨烯量子點(diǎn)的復(fù)合膜的制備方法，其特征在于:步驟(6 )中氯化|丐溶液濃度為3mM-8mM，處理時(shí)間為8_12min。
【文檔編號(hào)】C08L5/08GK105860153SQ201610260898
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年4月26日
【發(fā)明人】李建華, 王雙雙, 張德彬, 倪惺惺, 張其清
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)