一种金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂的制备方法，首先通过混合法制备氨基硅烷修饰的氧化石墨烯，然后与金属(II)盐反应，制备得到金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂。本发明专利技术制备的金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂对催化底物儿茶酚具有选择性高、催化速度快等特点，制备过程简单可控，生产成本低，效率高，原材料简单易得，条件温和，避免了因反应条件较高而导致催化剂失活，实现了底物的快速高效催化，具有工业化生产可行性。

Preparation method of metal (II) functionalized graphene oxide catalyst

The present invention discloses a preparation method of metal (II) functionalized graphene oxide catalyst. Aminosilane modified graphene oxide is prepared by mixing method, and then reacts with metal (II) salt to prepare metal (II) functionalized graphene oxide catalyst. The metal (II) functionalized graphene oxide catalyst prepared by the present invention has the characteristics of high selectivity and fast catalytic speed for catechol, simple and controllable preparation process, low production cost, high efficiency, simple raw materials, mild conditions, avoiding catalyst deactivation due to higher reaction conditions, and realizing the bottom. The fast and efficient catalysis of the product has the feasibility of industrial production.

【技术实现步骤摘要】
一种金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂的制备方法
本专利技术涉及催化材料，具体涉及一种金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂的制备方法，属于功能材料

技术介绍
儿茶酚胺是一类含有儿茶酚和胺基的神经类物质，包括肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺等，分子中含有儿茶酚和胺基，具有重要的生理功能，体液儿茶酚胺含量的高低反映着人体的健康状况，如肾上腺素含量过高可能引起高血压、冠心病等，含量过低会引起低血糖等疾病，因此研究其在人体内的转化过程及其最终产物，对于高血压、冠心病、帕金森病、心肌梗塞等常见疾病的早期诊断和治疗具有重要意义。目前，研究儿茶酚胺类物质氧化机理的方法主要有两种：电化学氧化法和催化剂催化氧化法。电化学方法主要是采用循环伏安法，利用外加脉冲电压实现对电活性物质周期性的氧化和还原。催化剂催化主要是以分子氧为氧化剂，通过催化底物与催化剂的配位作用，发生分子间的电子传递。很多金属配合物作仿生催化剂被合成和用于儿茶酚胺的氧化。研究结果表明仿生催化剂的催化过程主要是通过催化底物儿茶酚胺与催化剂的配位作用，发生分子间的电子传递。李明田等采用电子吸收光谱法研究了5种金属酞菁MPcs（M=Mn(II)，Fe(II)，Co(II)，Ni(II)，Cu(II)）催化肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺的氧化性质。CN103769217A公开了一种介孔二氧化硅负载金属酞菁的负载型磁性催化剂及其制备方法，该催化剂虽然具有回收性能，但制备过程复杂，成本高，产业化困难。氧化石墨烯不仅具有大的比表面积和较高的表面活性，而且表面和边缘含有大量的羟基、环氧基和羧基等含氧官能团，能够通过共价键或非共价键连接形成石墨烯复合材料应用于化工和制药等领域。如同元辉采用功能化石墨烯修饰电极制备了羧基化石墨烯修饰电极，通过循环伏安法法研究了肾上腺素、去甲肾上腺素和多巴胺在电极上的电化学行为。郭良宵采用非共价键和层层自组装法构筑了酞菁/电还原氧化石墨烯复合材料用于儿茶酚的检测。范跃娟等采用电沉积方法将氧化石墨烯修饰到碳纤维电极表面，氧化石墨烯被还原从而制备石墨烯修饰的碳纤维微电极，考察多巴胺和去甲肾上腺素等修饰前后电极上的电化学行为。但氧化石墨烯修饰电极制备过程复杂，操作困难，不适合产业化发展。
技术实现思路
针对现有技术存在的上述不足，本专利技术的目的在于提供一种金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂的制备方法，解决现有儿茶酚胺类物质催化剂存在制备过程复杂、操作困难和不适合产业化发展的技术问题。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂的制备方法，首先通过混合法制备氨基硅烷修饰的氧化石墨烯，然后与金属(II)盐反应，制备得到金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂，具体包括以下步骤：1）氧化石墨烯的硅烷化修饰取氧化石墨烯溶解于无水乙醇中，超声处理1-4h得到氧化石墨烯溶液，将所述氧化石墨烯溶液转入反应釜中，再向所述反应釜中加入氨基硅烷，继续超声处理0.5-2h，离心分离收集固体，然后对固体进行真空干燥，即得到氨基硅烷修饰氧化石墨烯；2）金属(II)功能化氧化石墨烯的制备取步骤1）得到的氨基硅烷修饰氧化石墨烯和金属(II)盐置于容器中，再向所述容器中加水配制成混合溶液，室温下搅拌，离心分离收集固体，再对固体进行真空干燥，即得到金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂。进一步，步骤1）中所述氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基硅烷或N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。进一步，步骤1）中所述氧化石墨烯和氨基硅烷的质量之比为1:0.2~0.6，所述氧化石墨烯溶液中固液比0.5~1.5g/50mL。进一步，步骤2）中所述金属(II)盐为二价过渡金属的硝酸盐、盐酸盐、乙酸盐或硫酸盐。进一步，所述二价过渡金属为锰(II)、铁(II)、钴(II)、镍(II)、铜(II)或锌(II)。进一步，步骤2）中所述金属(II)盐和氨基硅烷修饰氧化石墨烯的质量比为1:4~10，所述混合溶液中金属(II)盐的浓度为10~20mmol/L。进一步，步骤1）所述真空干燥温度为60℃，时间为12-24h；步骤2）所述真空干燥温度为100℃，时间为12-24h。相比现有技术，本专利技术具有如下有益效果：1、本专利技术制备的金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂，以氧化石墨烯为载体，具有比表面积大、表面活性高和优良的生物相容性，能与氨基硅烷共价连接，再通过硅烷的氨基氮原子与M2+（M=Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn）配位作用，将金属(II)均匀高密度的负载到氧化石墨烯上制备出仿生催化剂，使仿生催化剂分散性好，能充分地与催化底物接触，实现底物的快速高效和高选择性的催化。2、本专利技术通过硅氧烷的硅氧基接枝到氧化石墨烯上，然后硅氧烷的氨基氮原子与M2+离子配位生成的金属配合物具有催化作用。该方法制备过程简单可控，生产成本低，效率高，原材料简单易得，条件温和，避免了因反应条件较高而导致催化剂失活，实现底物的快速高效催化，具有工业化生产可行性。附图说明图1为实施例1-6制备的催化剂催化肾上腺素反应后的紫外可见吸收光谱图；曲线a为空白对照组，曲线b、c、d、e、f和g分别是为添加了实施例1-6制备的催化剂。具体实施方式下面结合具体实施例和附图对本专利技术作进一步详细说明。本实施例所用的氧化石墨烯为Hummer法制备，厚度为0.55~3.85nm，层数小于10，比表面积为50~100m2/g。所用试剂为普通市售。实施例11）氧化石墨烯的硅烷化修饰称取1.0g氧化石墨烯溶解于50mL无水乙醇中，超声处理2小时得到氧化石墨烯溶液，将其转入反应釜中，再向所述反应釜中加入0.2g3-氨丙基三甲氧基硅烷，继续超声处理0.5小时，离心分离收集固体，固体于60℃真空干燥12小时，即得到3-氨丙基三甲氧基硅烷修饰氧化石墨烯。2）锰(II)功能化氧化石墨烯的制备称取0.605g步骤1）制备的3-氨丙基三甲氧基硅烷修饰氧化石墨烯和0.123g四水合乙酸锰于烧杯中，然后向所述的烧杯中加入水制备成50mL的混合溶液，室温（25℃~30℃）下搅拌4小时，离心分离收集固体，固体于100℃真空干燥12小时，即得到锰(II)功能化氧化石墨烯催化剂。实施例21）氧化石墨烯的硅烷化修饰称取1.0g氧化石墨烯溶解于50mL无水乙醇中，超声处理2小时得到氧化石墨烯溶液，将其转入反应釜中，再向所述反应釜中加入0.3g3-氨丙基三甲氧基硅烷，继续超声处理0.5小时，离心分离收集固体，固体于60℃真空干燥12小时，即得到3-氨丙基三甲氧基硅烷修饰氧化石墨烯。2）铁(II)功能化氧化石墨烯的制备称取0.683g步骤1）制备的3-氨丙基三甲氧基硅烷修饰氧化石墨烯和0.139g七水合硫酸亚铁中，再向所述的烧杯中加水配制成50mL的混合溶液，室温（25℃~30℃）下搅拌4小时，离心分离收集固体，固体于100℃真空干燥12小时，即得到铁(II)功能化氧化石墨烯催化剂。实施例31）氧化石墨烯的硅烷化修饰称取1.0g氧化石墨烯溶解于50mL无水乙醇中，超声处理2小时得到氧化石墨烯溶液，将其转入反应釜中，再向所述反应釜中加入0.3g3-氨丙基三甲氧基硅烷，继续超声处理0.5小时，离心分离收集固体，固体于60℃真空干燥12小时，即得到N-(2-氨乙基)-3本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于，首先通过混合法制备氨基硅烷修饰的氧化石墨烯，然后与金属(II)盐反应，制备得到金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂，具体包括以下步骤：1）氧化石墨烯的硅烷化修饰取氧化石墨烯溶解于无水乙醇中，超声处理1‑4h得到氧化石墨烯溶液，将所述氧化石墨烯溶液转入反应釜中，再向所述反应釜中加入氨基硅烷，继续超声处理0.5‑2h，离心分离收集固体，然后对固体进行真空干燥，即得到氨基硅烷修饰氧化石墨烯；2）金属(II)功能化氧化石墨烯的制备取步骤1）得到的氨基硅烷修饰氧化石墨烯和金属(II)盐置于容器中，再向所述容器中加水配制成混合溶液，室温下搅拌，离心分离收集固体，再对固体进行真空干燥，即得到金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于，首先通过混合法制备氨基硅烷修饰的氧化石墨烯，然后与金属(II)盐反应，制备得到金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂，具体包括以下步骤：1）氧化石墨烯的硅烷化修饰取氧化石墨烯溶解于无水乙醇中，超声处理1-4h得到氧化石墨烯溶液，将所述氧化石墨烯溶液转入反应釜中，再向所述反应釜中加入氨基硅烷，继续超声处理0.5-2h，离心分离收集固体，然后对固体进行真空干燥，即得到氨基硅烷修饰氧化石墨烯；2）金属(II)功能化氧化石墨烯的制备取步骤1）得到的氨基硅烷修饰氧化石墨烯和金属(II)盐置于容器中，再向所述容器中加水配制成混合溶液，室温下搅拌，离心分离收集固体，再对固体进行真空干燥，即得到金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂。2.根据权利要求1所述金属(II)功能化氧化石墨烯催化剂的制备方法，其特征在于，步骤1）中所述氨基硅烷为3-氨丙基三甲氧基硅烷或N-(2-氨乙基)-3-氨丙基三甲氧基硅烷。3.根据权利要求1所述金属(II)功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：李明田，附青山，卿婷，方金晶，杨蓉，李天予，
申请(专利权)人：四川理工学院，
类型：发明
国别省市：四川,51