生物相容性的纤维素功能化碳纳米管的制备方法技术

一种生物相容性的纤维素功能化碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：　　　　步骤ａ：将卤代烷烃以摩尔比０．５～５分为１～１０次加入到甲基咪唑中，搅拌，产物加入到乙酸乙酯中，振荡、洗涤、分液，重复５次，在乙腈中静置、重结晶，真空干燥除水后得到离子液体；　　　　步骤ｂ：将１重量份碳纳米管原料和１～１００重量份的氧化性酸混合，用超声波处理，搅拌反应，抽滤，用去离子水反复洗涤多次至溶液呈中性，真空干燥后得到纯化的碳纳米管；　　　　步骤ｃ：将１重量份步骤ｂ所得的纯化碳纳米管加入到１００～１０００重量份离子液体中，用超声波处理，再加入１００～１０００重量份１～２５ｗｔ％的纤维素离子液体溶液，继续用超声波处理，加入去离子水，反应液经过滤，去离子水洗，真空干燥，得到生物相容性的纤维素功能化碳纳米管。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纳米
的制备方法，特别是一种生物相容性的纤维素 功能化碳纳米管的制备方法。
技术介绍
碳纳米管(简称CNT)是近年来被发现的一种新型碳结构，是由碳原子形成 的石墨烯片层巻曲而成的无缝中空碳管，两端各有半个富勒烯分子封端，是一种 具有高度离域化e电子共轭体系的一维量子材料。碳纳米管分为单壁碳纳米管 (SWNT)和多壁碳纳米管(MWNT)。碳纳米管管壁光滑且高度可极化，在强的范 徳华力作用下容易团聚成束，几乎不溶于水和各种有机溶剂，难以分散，在很多 领域的应用受到了极大的限制。因此，对碳纳米管进行功能化改性以提高其溶解 性能和分散性能是近年来被广泛关注的研究热点。碳纳米管功能化方法可分为共价键改性和非共价键改性。共价键改性是通过 改变碳纳米管管壁上碳原子的sp2构型实现修饰材料与碳纳米管之间的共价键 合，所以会一定程度地破坏碳纳米管的电子结构和力学性能。而非共价键改性则 是利用碳纳米管的疏水性表面或^电子结构与其它分子通过疏水力、it-it堆 积等弱相互作用相结合，可保持碳纳米管完美的电子结构和力学性能不发生明显 变化。其中，用天然高分子对SWNTs进行非共价的物理包覆来制备具有生物相容 性的纳米复合材料尤其引人注目。目前可以包覆SWNTs的天然高分子包括DNA、 蛋白质和一些多糖，但这些天然大分子大都价格昂贵且不易获得， 一定程度上限 制了其广泛的应用。另一方面，纤维素由葡萄糖单元以1， 4-糖苷键相互连 接而成，是一种天然的、可再生的高分子材料。宫生长和存在于绿色植物中， 是一种取之不尽、用之不竭的资源。因为价格低廉、容易获得和加工技术成熟等 优势，纤维素及其衍生物在纤维、造纸、聚合物、印刷等传统工业领域都有着重 要的应用。另一方面，纤维素的分子链内和链间存在着强的氢键作用，使之容易结晶，从而不溶于水和绝大多数有机溶剂。经对现有技术的文献检索发现，Teruo等在《日本应用物理》2004年第43 巻3636 3639页上发表的"甲酰化纤维素用于分散和纯化单壁碳纳米管"，该文 用甲酰化改性后的纤维素在水中来改性分散碳纳米管，其不足在于甲酰化改性 纤维素导致其羟基活性点被占用，再者反应步骤的增加使得使用成本提高。最近，Rogars等报道了离子液体溴化l-丁基-3-甲基咪唑(Br)能够 通过其阴离子与羟基的作用破坏纤维素分子间的氢键，从而溶解不经任何处理的 纤维素，引起了科学界的关注。此外，离子液体因为具有热稳定性好、不燃烧、 不挥发、不氧化、不爆炸、低毒性等优点，被视为环境友好的绿色溶剂。如果能 够利用离子液体作为反应相，将溶解的纤维素直接包覆到碳纳米管表面，制备一 种有价格竞争力和生物相容性的纳米复合材料将会有很好的应用价值。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的不足，提供一种生物相容性的纤维素功能 化碳纳米管的制备方法，使其利用新型离子液体作为反应介质，使纤维素功能化 到碳纳米管表面，降低了生物相容性碳纳米管的原料成本，为生物相容性碳纳米 管的广泛应用奠定了基础。本专利技术是通过以下技术方案实现的，本专利技术将碳纳米管纯化后超声分散在离 子液体中；然后加入纤维素的离子液体溶液，通过非共价的物理作用使纤维素分 子功能化到碳纳米管表面，得到生物相容性的纤维素/碳纳米管复合物。该产品 具有良好的生物相容性，也就是生物相容性的纤维素功能化碳纳米管。本专利技术包括以下步骤步骤a:将卤代烷烃以摩尔比0.5 5分1 10次加入到甲基咪唑中，搅拌， 产物加入到乙酸乙酯中，振荡、洗涤、分液，重复5次，在乙腈中静置、重结晶， 真空千燥除水后得到离子液体；步骤b:将1重量份碳纳米管原料和50 5000重量份的氧化性酸混合，用 超声波处理，搅拌反应，抽滤，用去离子水反复洗涤多次至溶液呈中性，真空干 燥后得到纯化的碳纳米管；步骤c:将1重量份步骤b所得的纯化碳纳米管加入到100 1000重量份离 子液体中，用超声波处理，再加入100 1000重量份l 25wt^的纤维素离子液体溶液，继续用超声波处理，加入去离子水，反应液经过滤，去离子水洗，真空 干燥，得到生物相容性的纤维素功能化碳纳米管。上述步骤a中，所述卤代烷烃为溴丁烷、氯丁烷、碘丁烷、溴乙烷、氯己垸、氯辛烷中的一种。上述步骤a中，所述搅拌，其温度为20。C 10(TC，搅拌时间为2h 20h。 上述步骤a中，所述重复，其次数为5次。上述步骤b中，所述碳纳米管为催化热解、电弧放电、模板法、化学气相沉 积法方法制备的单壁或多壁碳纳米管。上述步骤b中，所述氧化性酸包括1 5mol/L的硝酸、0. 1 100%重量酸浓 度硫酸、1/10CT100/1摩尔比硝酸和硫酸混合溶液> 1/100~100/1摩尔比高锰酸 钾和硫酸混合溶液、1/10CT100/1摩尔比^02和硫酸混合溶液中的一种。上述步骤b中，所述用超声波处理，搅拌反应，是指用0kHz 100kHz超 声波处理l min 100min， 20。C 20(TC下搅拌，反应1 h 50h。上述步骤c中，所述离子液体为步骤a所合成的溴化1-丁基-3-甲基咪唑 (Br)、氯化l-丁基-3-甲基咪唑(C1)、碘化1-丁基_3-甲基咪唑 (I)、溴化1-乙基-3-甲基咪唑(Br)、氯化1-己基-3-甲基咪唑 (C1)、氯化卜辛基-3-甲基咪唑(Cl)中的一种。上述步骤c中，所述用超声波处理，是指在20。C 20(TC下用0kHz 100kHz 超声波处理1 min 100rain。上述步骤c中，所述继续用超声波处理，是指继续用0kHz 100kHz超声 波处理1 min 100min。上述步骤c中，所述加入去离子水，是指加入100 1000重量份0 100 'C的去离子水。本专利技术提供的制备方法简单易行，可控性强；所得产品具有良好的水溶性； 以其作为细胞培养基底，MTT法检测细胞存活率约为原生碳纳米管为基底样品的 3倍。由于其良好的生物相容性，可作为生物材料使用，能够广泛用于纳米科学、 材料科学和生物医学等诸多方面。附图说明图1:生物相容性的纤维素功能化碳纳米管的透射电子显微镜照片；图2:生物相容性的纤维素功能化碳纳米管的细胞活性检验图。 具体的实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例作详细说明本实施例在以本专利技术技术方案 为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护 范围不限于下述的实施例。实施例l以化学气相沉积法制备的单壁碳纳米管为最初原料，在离子液体反应相中， 通过非共价的物理包覆将纤维素分子功能化到单壁碳纳米管表面，得到生物相容 性的纤维素功能化碳纳米管。步骤a:在已装有磁力搅拌转子的单颈圆底烧瓶中，加入0.60mo1的甲基咪 唑，用翻口橡皮塞密封，然后反复抽充3次氩气，室温磁搅拌下，用注射器向烧 瓶中分5批加入0.65mo1溴丁烷，然后油浴至5(TC，继续磁搅拌12h,产物加入 到200mL乙酸乙酯中，振荡、洗涤、分液，重复5次，在200mL的乙腈中静置、 重结晶，真空干燥除水后得到离子液体溴化l-丁基-3-甲基咪唑(Br);步骤b:在已装有磁力搅拌转子的单颈圆底烧瓶中，加入40mg碳纳米管原 料和100 mL 2. 6mol/L的硝酸，用40kHz超声波处理30min后加本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种生物相容性的纤维素功能化碳纳米管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤ａ：将卤代烷烃以摩尔比０．５～５分为１～１０次加入到甲基咪唑中，搅拌，产物加入到乙酸乙酯中，振荡、洗涤、分液，重复５次，在乙腈中静置、重结晶，真空干燥除水后得到离子液体；步骤ｂ：将１重量份碳纳米管原料和１～１００重量份的氧化性酸混合，用超声波处理，搅拌反应，抽滤，用去离子水反复洗涤多次至溶液呈中性，真空干燥后得到纯化的碳纳米管；步骤ｃ：将１重量份步骤ｂ所得的纯化碳纳米管加入到１００～１０００重量份离子液体中，用超声波处理，再加入１００～１０００重量份１～２５ｗｔ％的纤维素离子液体溶液，继续用超声波处理，加入去离子水，反应液经过滤，去离子水洗，真空干燥，得到生物相容性的纤维素功能化碳纳米管。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：伏传龙，孟令杰，张晓科，路庆华，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：31