一种负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料的制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料的制备方法，将0.01?100g/L的硝酸银乙醇溶液与0.01?100g/L的氧化石墨烯乙醇溶液混合搅拌均匀，然后缓慢加入青蒿素类药物，超声10?30min，置于紫外灯下光照30?60min，用乙醇清洗、离心、干燥处理后即可得到负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料。本发明采用青蒿素类药物作为还原剂，在紫外光照下一步法制得负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料，具备工艺简单、原料来源广泛、反应温和、绿色环保等优点。本发明制备的复合吸附材料在污水治理和空气净化领域有着广阔的应用前景。
【专利说明】
一种负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料的制备方法
技术领域
[0001]本发明属于纳米材料领域，特别涉及一种负载纳米银的石墨稀基复合吸附材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]随着我国经济、社会的快速发展，人口数量的不断增长，工业化和城镇化的加快推进，水体污染、空气污染事件频发，给环境和人们的健康带来了严重的损害。因此，污水治理和空气净化已经成为一项刻不容缓的任务。
[0003]污染水体的治理技术有多种，其中吸附法因容易制备、成本低、吸附效果好而被大规模使用。常用的吸附材料有活性炭、壳聚糖等高分子吸附剂、微生物吸附剂、矿物类吸附剂等。活性炭的吸附性能易受吸附物分子的大小和极性影响，吸附速率随着温度的上升和污染物浓度的下降而降低;天然吸附材料具有价廉、无毒、易得等优点，但是其吸附不可控，再生困难，使用受刮风、降雨、降雪等自然条件的影响较大；高分子吸附材料的吸附性能易受其功能基团、极性和结构的影响。
[0004]人的一生大约有80%以上的时间是在室内度过的，因此室内空气质量的好坏直接影响到人们的身体健康。随着室外空气污染的日益严重，加上许多室内装修和装饰材料的污染以及大量化学用品进入家庭日常生活，使得室内空气同样不断恶化。而空调的广泛使用又使得室内生存空间越来越趋于封闭，导致室内空气的自我净化能力越来越差。人们呼吸了不新鲜的室内空气，有可能导致多种呼吸道疾病。随着人们健康意识的增强和生活水平的提高，越发认识到清洁空气对人体健康的重要性。因此，空气净化器正逐渐走入家庭和各种办公场所。在欧美发达国家，空气净化产品已经普遍用于家居、办公生活场所。调查数据显示，空气净化器在美国的普及率达到27%，日本17%，欧洲42%，韩国70%，而中国却不到1%。
[0005]目前，国内外空气净化器普遍采用的净化技术主要有:紫外线净化、光触媒净化、等离子体净化、过滤净化、静电集尘、吸附净化、负离子净化、臭氧净化、分子络合等方法。在这些空气净化技术中，使用吸附原理净化空气是一项历史悠久的技术。活性炭是最常用的吸附剂，对室内多种有害气体都有一定的吸附作用，但它存在吸附量小、易饱和、易解吸等缺点，而且对室内主要污染物甲醛吸附效果有限，并且不能杀菌。
[0006]纳米银具有优良的传热性、导电性、表面活性和催化性能，在光学、催化、微电子、生物传感、抗菌等领域具有巨大的应用价值。传统的纳米银的制备分为物理法和化学法。物理法对仪器设备要求较高，生产费用昂贵。化学法多采用水合肼、甲醛、多元醇、有机胺等做还原剂，虽然这些还原剂具有高活性，但对环境有害，并且制得的纳米银易发生团聚现象。
[0007]近年来，采用绿色、环保、高效和廉价的方法制备纳米银逐渐成为研究的热点(电镀与环保，2011，02:4_7)。目前已采用的绿色还原剂主要包括:维生素、柠檬酸钠、焦掊酸、对苯二酚、茶多酚、葡萄糖、果糖、蔗糖、植物及果皮提取物、微生物等。
[0008]青蒿素是从植物黄花蒿叶中提取的有过氧基团的倍半萜内酯药物。以青蒿素类药物为主的联合疗法已经成为世界卫生组织推荐的抗疟疾标准疗法。世卫组织认为，青蒿素联合疗法是目前治疗疟疾最有效的手段，也是抵抗疟疾耐药性效果最好的药物，中国作为抗疟药物青蒿素的发现方及最大生产方，在全球抗击疟疾进程中发挥了重要作用。尤其在疟疾重灾区非洲，青蒿素已经拯救了上百万生命。根据世卫组织的统计数据，自2000年起，撒哈拉以南非洲地区约2.4亿人口受益于青蒿素联合疗法，约150万人因该疗法避免了疟疾导致的死亡。2015年10月，中国女药学家屠呦呦因创制新型抗疟药青蒿素和双氢青蒿素的贡献，与另外两位科学家共享2015年度诺贝尔生理学或医学奖。这是中国生物医学界迄今为止获得的世界级最高级大奖。
[0009]青蒿素一个含过氧基团的倍半萜内酯化合物，分子式为C15H22O5，15个碳有7个是手性碳。分子量282.33，组分含量:C 63.81%,H 7.85%, O 28.33%，无色针状晶体，味苦。在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和乙醇、乙醚及石油醚中可溶解，在水中几乎不溶。熔点:156-157°C。
[0010]2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈.海姆和康斯坦丁.诺沃肖洛夫，利用撕透明胶带的方法，成功地从石墨中分离出单层原子排列的石墨烯，两人也因此获得2010年的诺贝尔物理学奖(Science,2004,306( 5696):666-669)。石墨稀由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型蜂巢晶格，其结构单元为碳六元环，它是一种只有单层碳原子厚度的二维材料。石墨稀是构成碳基材料的基本机构单元。它可以包裹形成零维Ful Ierenes，卷成一维carbon nanotube，层层堆积成三维graphite。从石墨稀发现的那一天起，石墨稀就已经成为研究的热点和焦点，在超级电容器、透明电极、海水淡化、发光二极管、传感器、储氢、太阳能电池、催化剂载体、复合材料、生物支架材料、生物成像、药物输送、纺织、印染等领域有广泛的应用。与其他吸附材料相比，石墨烯无毒、价格低廉、制备过程简单，并且具有较大的比表面积、较高的表面能，与其它材料复合后对污染物有较强的吸附能力(莫尊理，赵国平，朱小波，王博，郭瑞斌.石墨烯基复合材料对污水净化的研究进展[J].化学通报，2014，12:1151-1156;邹禹涵.石墨烯材料在水处理中的应用进展研究[J].化工管理，ΖΟΙδ,ΟΙΙβ-βδ; 杨胜韬，赵连勤.石墨烯吸附材料的制备与应用研究进展[J].西南民族大学学报(自然科学版),2014,02:203-218+321;吴春来，樊静.石墨烯材料在重金属废水吸附净化中的应用[J].化工进展，2013,11:2668-2674+2694.)。
[0011]石墨烯是单原子厚度的二维石墨碳材料，具有高比表面积、突出的导热性能和力学性能、非凡的电子传递性能等一系列优异性质，是纳米银的理想载体，而存在于石墨烯层间的纳米银粒子可以起到分离邻近石墨烯片层，防止石墨烯发生团聚的作用(何光裕，马凯，侯景会，孙小强，汪信，陈海群.纳米银@石墨烯复合材料的绿色制备及其抑菌性能[J].精细化工，2012，09:840-843 ；钟涛，杨娟，周亚洲，郑思辉.纳米银-氧化石墨稀复合材料抗菌性能研究进展[J].材料导报，2014，S1: 64-66+71;秦静，姜力文，杨春苗，郭贝贝，孙雪菲，王曙光.氧化石墨烯纳米银复合材料的制备及其抗菌性[J].环境化学，2016,03:445-450.)。近年来有不少文献或专利报道了纳米银-石墨烯复合材料的制备和应用，但是它们多采用有毒的肼和硼氢化钠作为还原剂。例如Jianfeng Shen等利用硼氢化钠和乙二醇的混合还原剂制备了石墨稀-银纳米粒子复合材料(Nano Res.,2010，3(5): 339-349)。
【发明内容】
[0012]本发明针对现有技术存在的不足，旨在提供一种负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料的制备方法。
[0013]本发明通过下述技术方案予以实现:
将0.01-100g/L的硝酸银乙醇溶液与0.01-100g/L的氧化石墨烯乙醇溶液混合搅拌均匀，所述硝酸银与氧化石墨烯的质量比为1:1-1:50，缓慢加入青蒿素类药物，超声10-30min，然后置于紫外灯下光照30-60min，用乙醇清洗、离心、干燥处理后得到负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料。
[0014]作为一种优选方案，所述青蒿素类药物包括青蒿素及其衍生物。
[0015]作为一种优选方案，所述青蒿素衍生物包括二氢青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。
[0016]作为一种优选方案，所述青蒿素类药物与硝酸银的质量比为10:1-1:1。
[0017]本发明具有如下有益效果:
与现有技术相比，本发明的优点是:
(1)采用青蒿素类药物作为还原剂，在紫外光照下一步法制得负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料，具备工艺简单、原料来源广泛、反应温和、绿色环保等优点；
(2)由于纳米银、石墨烯的协同作用，本发明制备得到的石墨烯基吸附材料能够有效地去除PM2.5、甲醛、病毒、细菌、螨虫等在内的多种空气污染源和污水中的重金属离子、染料等多种污染源。在污水治理和空气净化领域有着广阔的应用前景。
【具体实施方式】
[0018]下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。
[0019]实施例1:
将Ig硝酸银溶解于1mL的乙醇中配置100g/L的硝酸银溶液，1g氧化石墨烯溶解于10mL乙醇中配置100g/L的氧化石墨烯，然后将硝酸银溶液与氧化石墨烯混合搅拌均匀，然后缓慢加入2g青蒿素，超声1min后置于波长365nm，功率50w的紫外灯下光照60min，用乙醇清洗、离心、干燥处理后得到负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料。
[0020]实施例2:
将Ig硝酸银溶解于1mL的乙醇中配置100g/L的硝酸银溶液，20g氧化石墨烯溶解于400mL乙醇中配置50g/L的氧化石墨烯，然后缓慢加入5g 二氢青蒿素，超声20min后置于波长365nm，功率50w的紫外灯下光照30min，用乙醇清洗、离心、干燥处理后得到负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料。
[0021]实施例3:
将Ig硝酸银溶解于1mL的乙醇中配置100g/L的硝酸银溶液，50g氧化石墨烯溶解于100mL乙醇中配置50g/L的氧化石墨烯，然后缓慢加入1g青蒿琥酯，超声30min后置于波长365nm，功率50w的紫外灯下光照50min，用乙醇清洗、离心、干燥处理后得到负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料。
[0022]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无法对所有的实施方式予以穷举。凡是属于本发明的技术方案所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1.一种负载纳米银的石墨稀基复合吸附材料的制备方法，其特征在于:将0.01-100g/L的硝酸银乙醇溶液与0.01-100g/L的氧化石墨烯乙醇溶液混合搅拌均匀，所述硝酸银与氧化石墨烯的质量比为1:1-1:50，缓慢加入青蒿素类药物，超声10-30min，然后置于紫外灯下光照30-60min，用乙醇清洗、离心、干燥处理后得到负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料。2.根据权利要求1所述的一种负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述青蒿素类药物包括青蒿素及其衍生物。3.根据权利要求1所述的一种负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述青蒿素衍生物包括二氢青蒿素、蒿甲醚、青蒿琥酯等。4.根据权利要求1所述的一种负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述青蒿素类药物与硝酸银的质量比为10:1-1:1。5.根据权利要求1所述的一种负载纳米银的石墨烯基复合吸附材料的制备方法，其特征在于，所述紫外灯波长365nm，功率200w。
【文档编号】B01J20/20GK106064051SQ201610401514
【公开日】2016年11月2日
【申请日】2016年6月10日 公开号201610401514.7, CN 106064051 A, CN 106064051A, CN 201610401514, CN-A-106064051, CN106064051 A, CN106064051A, CN201610401514, CN201610401514.7
【发明人】林泽兵, 贺民强, 周裕
【申请人】苏州巨联环保科研有限公司