一种石墨烯/纳米银复合抗菌材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种石墨烯/纳米银复合抗菌材料的制备方法，属于新材料技术领域。其特征在于：将吸附有银离子的氧化石墨烯放入还原剂溶液中加热处理，离心分离即得石墨烯/纳米银复合材料，所述的还原剂为乙醛酸。该方法的优点是氧化石墨烯、银离子还原充分，操作简单、过程可控，所得材料对常见细菌具有很好的抗菌活性。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯/纳米银复合抗菌材料的制备方法
本专利技术属于新材料领域，具体涉及一种石墨烯/纳米银复合抗菌材料的制备方法。
技术介绍
健康是当今社会人们最为关注的话题，然而，在我们生活的环境中，存在着大量的细菌，这些细菌的生长繁殖严重威胁着人类的健康。选用合适的抗菌剂来抑制有害细菌的生长繁殖可有效保障人们的身体健康。抗菌剂按照结构不同可分为有机抗菌剂、天然抗菌剂、无机抗菌剂。这三种抗菌各有自己的特点，有机抗菌剂杀菌效果好、价格低，但安全性差、环境污染严重。天然抗菌剂来自天然，安全性高、环境污染小，但耐热性、持久性差。无机抗菌剂具有持久性高、耐热性好、不易产生耐药性、安全性高等优良特点，在生物医药、空气净化、建筑涂料、服装、陶瓷、卫生厨具等领域有着广阔的发展空间和应用潜力。在无机抗菌剂领域，研究最多的当属银系抗菌剂，目前已商品化的无机抗菌剂大多是银系抗菌剂。银系抗菌剂包括银离子、金属银以及银纳米颗粒。与银离子、金属银相比，纳米银颗粒由于纳米粒子的量子效应、小尺寸效应以及极大的比表面积，使得纳米银颗粒的抗菌性能远远大于传统的银系抗菌剂。然而，纳米银颗粒抗菌剂存在起效时间慢、稳定性差、易变色等不足，因此，如何解决这些问题，研发高效、无毒(低毒)且效力持久的银系抗菌剂是目前材料领域的研究热点。石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构二维材料，它的碳原子以sp2杂化轨道形成具有六角型蜂窝状平面结构，具有高比表面积、突出的力学性能、导热性能和高效的电子传递性等优异特性。最近研究表明：石墨烯的层状结构可直接刺穿细菌的细胞膜，引发细菌内容物的泄露并致其死亡，且石墨烯对哺乳动物的细胞毒性较小。此外，石墨烯可作为无机纳米粒子的优良载体，使纳米粒子稳定性提高。因此，选用合适的方式，制备石墨烯/纳米银复合抗菌材料不仅可提高银纳米粒子的稳定性，改善其水溶性，而且两者具有协同抗菌作用。现有的石墨烯/纳米银复合材料的制备方法通常是以氧化石墨烯和硝酸银为原料，通过化学还原法来制得，肼、硼氢化钠和对苯二酚是还原氧化石墨烯最常用的还原剂。这些还原剂都具有很高的毒性，这给环境和人类健康带来了很大的风险。因此，寻找绿色、高效、无毒的新还原剂及其适合工业生产石墨烯的制备方法亟待解决。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种石墨烯/纳米银复合抗菌材料的制备方法，该方法选用环保型还原剂还原，避免肼、硼氢化钠、对苯二酚等有毒还原剂对环境的伤害。本专利技术提供的一种石墨烯/纳米银复合抗菌材料的制备方法，按照下述步骤进行：(1)将2-4gNaNO3加入500mL四口烧瓶中，加入100-150mL98％浓硫酸，冰浴条件下冷却，待反应体系温度低于5℃时，搅拌条件下加入5g干燥的石墨粉，混合均匀后，剧烈搅拌下，缓慢加入10-20g高锰酸钾，加料过程中控制反应混合液的温度不超过20℃，加料结束后，将反应液温度升至35±3℃，反应100-180min；反应结束后，将反应液温度升至98℃，剧烈搅拌下，缓慢滴加200-250mL蒸馏水，加完后，控制反应液温度在98℃左右，继续搅拌10-20min，然后加入600-800mL的去离子水将反应终止；同时加入30-50mL30％双氧水除去未反应的高锰酸钾，这时溶液从棕黑色变为鲜亮的黄色；趁热过滤，并用5％盐酸洗去金属离子后，用去离子水洗涤至滤液中无SO42-(BaCl2溶液检测)；然后在50-70℃的烘箱中干燥，获得氧化石墨粉末；(2)将1g上述氧化石墨加入到100-200mL去离子水中，在300-500W的超声功率下处理30-45min，在8000-10000rpm的速度下，离心5-8min后，除去沉淀物，得到氧化石墨烯分散液；(3)向步骤(2)所得的氧化石墨烯分散液中，加入硝酸银，得到混合溶液；在60-100℃蒸发混合溶液10-18h，得到吸附银离子的氧化石墨烯；(4)将上述吸附银离子的氧化石墨烯放入含有还原剂的溶液中进行还原处理，得到石墨烯/纳米银复合抗菌材料。其中，步骤(3)中所述的硝酸银与氧化石墨质量之比为：0.01-0.5:1-2。其中，步骤(4)中所述的还原剂为乙醛酸，还原剂的浓度为100-200g/L，还原剂与氧化石墨质量之比为10-20:1。其中，步骤(4)中所述的还原温度30-80℃，还原时间4-8h。本专利技术采用化学法制备氧化石墨，采用环境友好的乙醛酸为还原剂，制备石墨烯/纳米银复合抗菌材料，制备方法简单、反应条件温和、可控，适宜于大规模生产。附图说明图1实施例1制备的石墨烯/纳米银抗菌材料的TEM图图2实施例1制备的石墨烯/纳米银抗菌材料的XRD图((a)氧化石墨烯；(b)石墨烯/银复合材料)图3实施例1制备的石墨烯/纳米银抗菌材料的拉曼光谱图((a)氧化石墨烯；(b)石墨烯/银复合材料)具体实施方式下面结合具体的实施例，进一步详细地描述本专利技术。应理解，这些实施例只是为了举例说明本专利技术，而非以任何方式限制本专利技术的范围。实施例1(1)将2gNaNO3加入500mL四口烧瓶中，加入100mL98％浓硫酸，冰浴条件下冷却，待反应体系温度低于5℃时，搅拌条件下加入5g干燥的石墨粉，混合均匀后，剧烈搅拌下，缓慢加入10g高锰酸钾，加料过程中控制反应混合液的温度不超过20℃，加料结束后，将反应液温度升至35℃，反应100min。反应结束后，将反应液温度升至98℃，剧烈搅拌下，缓慢滴加200mL蒸馏水，加完后，控制反应液温度在98℃左右，继续搅拌10min，然后加入600mL的去离子水将反应终止；同时加入30mL30％双氧水除去未反应的高锰酸钾，这时溶液从棕黑色变为鲜亮的黄色。趁热过滤，并用5％盐酸洗去金属离子后，用去离子水洗涤至滤液中无SO42-(BaCl2溶液检测)；然后在50℃的烘箱中干燥，获得的氧化石墨粉末；(2)将1g上述氧化石墨加入到100mL去离子水中，在300W的超声功率下处理30min，在8000rpm的速度下，离心8min后，除去沉淀物，得到氧化石墨烯分散液；(3)向步骤(2)所得的氧化石墨烯分散液中，加入硝酸银，硝酸银与氧化石墨质量之比为：0.01:2；混合均匀后，在60℃蒸发混合溶液18h，得到吸附银离子的氧化石墨烯；(4)将上述吸附银离子的氧化石墨烯放入100mL质量浓度为100g/L乙醛酸溶液中进行还原处理，30℃下还原时间8h，得到石墨烯/纳米银复合抗菌材料。实施例2(1)将4gNaNO3加入500mL四口烧瓶中，加入150mL98％浓硫酸，冰浴条件下冷却，待反应体系温度低于5℃时，搅拌条件下加入5g干燥的石墨粉，混合均匀后，剧烈搅拌下，缓慢加入20g高锰酸钾，加料过程中控制反应混合液的温度不超过20℃，加料结束后，将反应液温度升至32℃，反应180min。反应结束后，将反应液温度升至98℃，剧烈搅拌下，缓慢滴加250mL蒸馏水，加完后，控制反应液温度在98℃左右，继续搅拌20min，然后加入800mL的去离子水将反应终止；同时加入50mL30％双氧水除去未反应的高锰酸钾，这时溶液从棕黑色变为鲜亮的黄色。趁热过滤，并用5％盐酸洗去金属离子后，用去离子水洗涤至滤液中无SO42-(BaCl2溶液检测)；然后在70℃的烘箱中干燥，获得的氧化石墨粉末；(2)将1g上述氧化石墨加入到200mL去离子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯/纳米银复合抗菌材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将2‑4gNaNO3加入500mL四口烧瓶中，加入100‑150mL 98％浓硫酸，冰浴条件下冷却，待反应体系温度低于5℃时，搅拌条件下加入5g干燥的石墨粉，混合均匀后，剧烈搅拌下，缓慢加入10‑20g高锰酸钾，加料过程中控制反应混合液的温度不超过20℃，加料结束后，将反应液温度升至35±3℃，反应100‑180min；反应结束后，将反应液温度升至98℃，剧烈搅拌下，缓慢滴加200‑250mL蒸馏水，加完后，控制反应液温度在98℃左右，继续搅拌10‑20min，然后加入600‑800mL的去离子水将反应终止；同时加入30‑50mL30％双氧水除去未反应的高锰酸钾，这时溶液从棕黑色变为鲜亮的黄色；趁热过滤，并用5％盐酸洗去金属离子后，用去离子水洗涤至滤液中无SO42‑(BaCl2溶液检测)；然后在50‑70℃的烘箱中干燥，获得氧化石墨粉末；(2)将1g上述氧化石墨加入到100‑200mL去离子水中，在300‑500W的超声功率下处理30‑45min，在8000‑10000rpm的速度下，离心5‑8min后，除去沉淀物，得到氧化石墨烯分散液；(3)向步骤(2)所得的氧化石墨烯分散液中，加入硝酸银，得到混合溶液；在60‑100℃蒸发混合溶液10‑18h，得到吸附银离子的氧化石墨烯；(4)将上述吸附银离子的氧化石墨烯放入含有还原剂的溶液中进行还原处理，得到石墨烯/纳米银复合抗菌材料。...

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/纳米银复合抗菌材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：(1)将2-4gNaNO3加入500mL四口烧瓶中，加入100-150mL98％浓硫酸，冰浴条件下冷却，待反应体系温度低于5℃时，搅拌条件下加入5g干燥的石墨粉，混合均匀后，剧烈搅拌下，缓慢加入10-20g高锰酸钾，加料过程中控制反应混合液的温度不超过20℃，加料结束后，将反应液温度升至35±3℃，反应100-180min；反应结束后，将反应液温度升至98℃，剧烈搅拌下，缓慢滴加200-250mL蒸馏水，加完后，控制反应液温度在98℃左右，继续搅拌10-20min，然后加入600-800mL的去离子水将反应终止；同时加入30-50mL30％双氧水除去未反应的高锰酸钾，这时溶液从棕黑色变为鲜亮的黄色；趁热过滤，并用5％盐酸洗去金属离子后，用去离子水洗涤，至滤液中用BaCl...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭勇刚，纪俊玲，汪媛，陶永新，
申请(专利权)人：常州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32