一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜及其制备方法，所述复合膜的主要原料为壳聚糖、海藻酸钠和氧化石墨烯量子点，其制备方法包括以下步骤：（1）制备氧化石墨烯量子点悬浮液；（2）向上述氧化石墨烯量子点分散液中加入海藻酸钠粉末，超声、搅拌均匀；（3）将壳聚糖的乙酸溶液逐滴加入到海藻酸钠的氧化石墨烯量子点溶液中，搅拌得到共混溶胶；（4）将共混溶胶液倒入到模板中，静置一段时间，进行氯化钙交联处理后得到掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜。本发明制备过程简单、原料易得、条件温和，制备的复合膜具有良好的亲水性和机械性能，以及生物相容性好；可适用于水分离、吸附过滤、医用敷料等生物医用领域。
【专利说明】
一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜及其制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及膜分离领域，尤其涉及一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜及其制备方法。
【背景技术】
[0002]高分子-无机杂化膜能够综合高分子和无机膜材料的优点，克服高分子膜稳定性差及无机膜质脆、不易加工的缺点，且具有杂化后衍生的高调控精度及高调控自由度等新优点，已逐步成为膜和膜过程领域的前沿。
[0003]壳聚糖又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的。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。
[0004]海藻酸钠是从褐藻类的海带或马尾藻中提取的一种天然多糖碳水化合物，分子链由β-D-甘露糖醛酸(M段)和C1-L-古罗糖醛酸(G段)组成，能在二价盐离子溶液中发生交联形成凝胶，海藻酸钠具有增稠性好、成膜性好、凝胶强度高等优点，但由于比表面积较低，常通过与纳米材料进行复合以提高吸附性能。
[0005]氧化石墨烯(GO)是石墨粉末经化学剥离后的产物，是近年来新兴的一种二维碳材料，具有单一的原子层，且其表面具有较多的羟基、羧基以及环氧官能团；同时，GO本身还具有较好的化学稳定性、亲水性、抗污染性能、生物相容性以及机械性能。氧化石墨烯量子点(GOQDs)是准零维的纳米材料，其内部电子在各方向上的运动都受到限制，所以量子局限效应特别明显，具有很多独特的性质。作为氧化石墨烯材料的衍生物，在兼顾了氧化石墨烯优良特性的同时，又依靠量子限域效应和边界效应而具备了光致发光等氧化石墨烯所不具备的性质，而且在细胞毒性、生物相容性等方面也有更好的表现;在生物、医学、材料、新型半导体器件等领域具有重要的潜在应用。因此，对氧化石墨烯量子点进行海藻酸钠修饰可以优化高分子-无机界面形态，并提高对水分子的吸附能力，在水分离、生物医药等方面有良好的应用前景。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于提供一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜及其制备方法。本发明制备过程简单、原料易得、条件温和，制备的掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜具有较好的亲水性和机械性能，以及生物相容性，用于水分离、吸附过滤、医用敷料等生物医用领域。
[0007]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜的主要原料为壳聚糖、海藻酸钠和氧化石墨烯量子点，其制备方法包括以下步骤:
(I)将0.01-0.05g氧化石墨烯量子点加入到50ml去离子水中，200W超声振荡处理2h，得到氧化石墨烯量子点分散液；
(2)将0.4-0.Sg海藻酸钠加入到步骤(I)得到的氧化石墨烯量子点分散液中，磁力搅拌处理，搅拌温度为25-35 °C，搅拌时间为20-28h;
(3)将0.1-0.8g壳聚糖加入到乙酸溶液中(pH为1.4-2.0)，室温磁力搅拌2_5h后，得到均匀壳聚糖溶液；
(4)将步骤(3)搅拌所得壳聚糖溶液逐滴加入到步骤(2)得到的溶液中，室温磁力搅拌5-10h，得到共混溶胶；
(5)将步骤(4)搅拌所得共混溶胶静置脱气处理I天，倒入20X 10 X 0.5cm塑料模板里，室温晾置20-28h;
(6 )将模板全部浸没到的氯化钙溶液中处理8_12min，之后水洗3次，自然晾干。
[0008]本发明的有益效果在于:
(1)氧化石墨烯量子点的初级原料为石墨，原料来源广泛、易得、成本低廉；
(2)零维的氧化石墨烯量子点除了具有石墨烯本身所固有的优点如大的比表面积、良好的热、化学稳定性以及对环境友好等，由于其尺寸在10 nm以下表现出更强的量子限域效应和边界效应，因而展现出更多新的物理化学性质；
(3)本发明工艺简单，条件温和，绿色环保；
(4)本发明所得的掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜具有很好的亲水性、机械性能，以及生物相容性，可用于分离吸附、生物敷料等生物领域。
【附图说明】
[0009]图1掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜；
图2掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜的接触角测定。
【具体实施方式】
[0010]为了使本发明所述的内容更加便于理解，下面结合【具体实施方式】对本发明所述的技术方案做进一步的说明，但是本发明不仅限于此。
[0011]实施例1
1)将0.0lg氧化石墨烯量子点加入到50ml去离子水中，超声振荡处理2h，得到氧化石墨烯量子点分散液；
2)将0.4g海藻酸钠加入到步骤I)得到的氧化石墨烯量子点分散液中，在25°C温度下磁力搅拌处理20h;
3)将0.2g壳聚糖加入到20ml乙酸溶液中，室温磁力搅拌2h处理后，得到均匀壳聚糖溶液；
4)将步骤(3)搅拌所得壳聚糖溶液逐滴加入到步骤(2)得到的溶液中，室温磁力搅拌处理5h，得到共混溶胶；
5)将步骤4)搅拌所得共混溶胶静置脱气处理I天，倒入20X 10 X 0.5cm塑料模板里，室温晾置20h;
6)将模板放入3mM氯化钙溶液中处理8min，之后水洗3次，自然晾干。
[0012]实施例2 1)将0.02g氧化石墨烯量子点加入到50ml去离子水中，超声振荡处理2h，得到氧化石墨烯量子点分散液；
2)将0.5g海藻酸钠加入到步骤I)得到的氧化石墨烯量子点分散液中，在28°C温度下磁力搅拌处理22h;
3)将0.4g壳聚糖加入到20ml乙酸溶液中，室温磁力搅拌3h处理后，得到均匀壳聚糖溶液；
4)将步骤(3)搅拌所得壳聚糖溶液逐滴加入到步骤(2)得到的溶液中，室温磁力搅拌处理10h，得到共混溶胶；
5)将步骤4)搅拌所得共混溶胶静置脱气处理I天，倒入20X10X0.5cm塑料模板里，室温晾置24h;
6)将模板放入4mM氯化妈溶液中9min，之后水洗3次，自然晾干。
[0013]实施例3
1)将0.03g氧化石墨烯量子点加入到50ml去离子水中，超声振荡处理2h，得到氧化石墨烯量子点分散液；
2)将0.6g海藻酸钠加入到步骤I)得到的氧化石墨烯量子点分散液中，在30°C温度下磁力搅拌处理24h;
3)将0.6g壳聚糖加入到20ml乙酸溶液中，室温磁力搅拌4h处理后，得到均匀壳聚糖溶液；
4)将步骤(3)搅拌所得壳聚糖溶液逐滴加入到步骤(2)得到的溶液中，室温磁力搅拌处理7h，得到共混溶胶；
5)将步骤4)搅拌所得共混溶胶静置脱气处理I天，倒入20X10X0.5cm塑料模板里，室温晾置26h;
6)将模板放入6mM氯化妈溶液中1min，之后水洗3次，自然瞭干。
[0014]实施例4
1)将0.05g氧化石墨烯量子点加入到50ml去离子水中，超声振荡处理2h，得到氧化石墨烯量子点分散液；
2)将0.Sg海藻酸钠加入到步骤I)得到的氧化石墨烯量子点分散液中，在35°C温度下磁力搅拌处理28h;
3)将0.8g壳聚糖加入到20ml乙酸溶液中，室温磁力搅拌5h处理后，得到均匀壳聚糖溶液；
4)将步骤(3)搅拌所得壳聚糖溶液逐滴加入到步骤(2)得到的溶液中，室温磁力搅拌处理Sh，得到共混溶胶；
5)将步骤4)搅拌所得共混溶胶静置脱气处理I天，倒入20X10X0.5cm塑料模板里，室温晾置28h;
6)将模板放入8mM氯化钙溶液中处理12min，之后水洗3次，自然晾干。
[0015]从图2可以看出，掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜具有很好的亲水性性能，初始接触角为45° ;且随着时间的延长，接触角逐渐降低，在180s时，接触角降低为26°，即所制备复合膜具有很好的亲水性能。
[0016]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜，其特征在于:所述复合膜的主要原料为壳聚糖、海藻酸钠和氧化石墨烯量子点。2.—种制备如权利要求1所述的掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜的方法，其特征在于:具体包括以下步骤: (1)将0.01-0.05g氧化石墨烯量子点加入到50ml去离子水中，200W超声振荡处理2h，得到氧化石墨烯量子点分散液； (2)将0.4-0.Sg海藻酸钠加入到步骤(I)得到的氧化石墨烯量子点分散液中，磁力搅拌处理； (3)将0.1-0.8g壳聚糖加入到pH为1.4-2.0的乙酸溶液中，室温磁力搅拌处理后，得到均匀壳聚糖溶液； (4)将步骤(3)搅拌所得壳聚糖溶液逐滴加入到步骤(2)得到的溶液中，室温磁力搅拌处理，得到共混溶胶； (5)将步骤(4)搅拌所得共混溶胶静置脱气处理I天，倒入20X 10 X 0.5cm塑料模板里，室温晚置； (6)将模板全部浸没到氯化钙溶液中进行交联处理，之后水洗3次，自然晾干。3.根据权利要求2所述的一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜的制备方法，其特征在于:步骤(2)中搅拌温度为25-35°C，搅拌时间为20-28h。4.根据权利要求2所述的一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜的制备方法，其特征在于:步骤(3)中磁力搅拌时间为2-5h。5.根据权利要求2所述的一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜的制备方法，其特征在于:步骤(4)中磁力搅拌时间为5-10h。6.根据权利要求2所述的一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜的制备方法，其特征在于:步骤(5 )中室温晾置时间为20-28h。7.根据权利要求2所述的一种掺杂氧化石墨烯量子点的复合膜的制备方法，其特征在于:步骤(6 )中氯化|丐溶液浓度为3mM-8mM，处理时间为8_12min。
【文档编号】C08L5/08GK105860153SQ201610260898
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年4月26日
【发明人】李建华, 王双双, 张德彬, 倪惺惺, 张其清
【申请人】福州大学