一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂及其制备方法，所述多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂由三维多孔石墨烯、纳米铈和纳米二氧化钛组成，纳米铈和纳米二氧化钛沉积在三维多孔石墨烯片层上，多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂的比表面积为1200～1470m

A porous graphite loaded cerium nanocomposite antibacterial agent and its preparation method

The invention discloses a porous graphene Supported Cerium nano composite antibacterial agent and its preparation method, the porous graphene supported nano cerium composite antibacterial agent composed of three-dimensional porous graphite, nano cerium and titanium dioxide nanoparticles, nano cerium and titanium dioxide nanoparticles deposited on porous graphene layers, porous graphene supported nano cerium the specific surface area of the composite antibacterial agent is 1200 ~ 1470m

【技术实现步骤摘要】
一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂及其制备方法
本专利技术属于复合抗菌材料领域，具体涉及一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂及其制备方法。
技术介绍
多孔材料具备开放连通的孔道结构、超高的比表而积，结构特点决定了它具备出色的吸附能力。同时，作为医用材料使用，多孔材料因其开放的连通孔道结构有利水分、养料的传输和代谢物的排放，可促进组织再生与重建，且独特的多孔结构可改善其自身的生物相容性。而作为药物载体，多孔材料不仅具有药物装载量高、分散均匀、材料降解周期短等优势，同时起到药物缓释效果，可延长药效、减少服药次数、缓和病人情绪。所以多孔材料用于药物载体、医用敷料或医用吸附剂，其优势明显，正受到日益重视。而作为医用材料，其使用过程都具有易感染、周期长的特点，所以对材料的抑菌性能提出了较高要求。单一组分的多孔材料，往往孔道杂乱无规，孔径分布不均，机械强度不足，降解性能不佳，生物相容性差，其结构特点决定了它的性能缺陷，并严重限制了该类材料的应用。而利用不同性质的原材料复合制备多孔材料，可集中各组分的优势，制备得到综合性能更优越的复合材料，以满足医用和药用材料的各类性能要求。多孔石墨烯具有比表面积大、结构稳定、力学性能优越、生物相容性良好等特性，是作为抗菌剂载体的理想材料，但如何有效地制备比表面大的多孔石墨烯和如何将抗菌剂有效地负载在多孔石墨烯上仍是有待解决的关键问题。
技术实现思路
本专利技术提供一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂及其制备方法，用于制备比表面积大、抗菌剂负载效果好的抗菌剂。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：S1.按重量份数计算，在冰水浴和搅拌的条件下，将10份五氧化二磷和10份过氯酸钾缓慢加入装有25～30份质量分数为98％硫酸的容器中，然后容器加热到82～86℃后，再缓慢加入20份天然鳞片石墨，在搅拌条件下反应12h，反应结束后冷却并用水稀释，然后过滤干燥得到预氧化石墨；S2.按重量份数计，将25～30份高锰酸钾、10～15份插层剂和10份预氧化石墨缓慢加入到300份质量分数为98％硫酸中，在35℃下反应3h，反应结束后缓慢加入5份质量分数为20～30％的双氧水，然后用去离子水稀释，再过滤烘干，将产品加入到浓度为1～1.5mol/L的氢氧化钾溶液中浸泡6～8h，然后过滤并以800℃煅烧3～6h，冷却后加入去离子水中并以超声波震荡3h，再经100μm孔径的滤膜过滤，得多孔氧化石墨烯溶液；S3.按重量份数计，将多孔氧化石墨烯溶液加热浓缩至浓度为5～10g/L，然后将5～8份硝酸铈和20～25份还原剂加入100份浓缩液中，以400～800r/min的转速搅拌30min得到反应液，将反应液加入到水热反应釜中，以190～210℃的温度反应4～6h，冷却后得到三维多孔石墨烯复合材料；S4.按重量份数计，将10～15份纳米二氧化钛加100份入叔丁醇中搅拌得到置换液，将S3中制备的三维多孔石墨烯复合材料反复浸泡在叔丁醇溶液中5～10次，再将三维多孔石墨烯复合材料浸泡在置换液中，然后取出冷冻干燥，最后放入煅烧炉中在氩气保护下以550～600℃煅烧5～10h，炉冷后得到多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂。进一步地，所述纳米二氧化钛的粒径为50～100nm。进一步地，S4中所述置换液经过1500～3000r/min的转速搅拌30～60min。进一步地，所述三维多孔石墨烯复合材料在置换液搅拌结束后10min内浸泡在置换液。进一步地，所述还原剂为水合肼、硼氢化钾、抗坏血酸中的任意一种。一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂，所述多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂由三维多孔石墨烯、纳米铈和纳米二氧化钛组成，纳米铈和纳米二氧化钛沉积在三维多孔石墨烯片层上，多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂的比表面积为1200～1470m2/g。本专利技术的有益效果：(1)本专利技术先以氢氧化钾溶液浸泡氧化后的石墨烯，再以高温煅烧，是为了以氢氧化钾蚀刻氧化石墨烯，在氧化石墨烯片层上制造出孔洞，然后再将氧化石墨烯混合硝酸铈并水热还原，利用石墨烯自组装性能制备出海绵状的三维多孔石墨烯，同时也负载上了铈，因此本专利技术在整体上为海绵状的三维多孔结构，而组成海绵状结构的孔壁为石墨烯，石墨烯在片层二维结构上为被强氧化钾蚀刻的多孔结构，本专利技术在三维和二维结构上均为多孔结构，所以本专利技术制备的材料具有良好的比表面积。(2)本专利技术以叔丁醇置换水热反应后三维多孔石墨烯中的水，避免水冷冻干燥时相变体积变化过大从而破坏材料的整体结构，叔丁醇能与水互溶，凝固点比水高，为25.7℃，因此冷冻干燥时更好控制温度，制冷耗费能量更少，而且叔丁醇的沸点比水更低，因此从三维多孔石墨烯升华时也更具有节能的优势。(3)本专利技术将纳米二氧化钛混合在叔丁醇中，三维多孔石墨烯具有良好的保液能力，纳米二氧化钛能够借助叔丁醇进入并固定在三维多孔石墨烯的孔道中，铈与纳米二氧化钛的复合材料中，铈能够提高纳米二氧化钛在可见光下的催化活性，从而强化铈的抑菌功能。(4)本专利技术纳米二氧化钛的粒径为50～100nm，粒径过小容易团聚，无法均匀地分散在叔丁醇中，粒径过大时二氧化钛在叔丁醇中悬浮的时间短，二氧化钛一旦沉降则无法大量进入到三维多孔石墨烯中，本专利技术先将纳米二氧化钛经高速搅拌，使得纳米二氧化钛悬浮在叔丁醇中，再快速地将三维多孔石墨烯浸泡在其中，使得纳米二氧化钛顺利进入石墨烯的孔道中。(5)本专利技术制备的多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂的比表面积为1200～1470m2/g，比表面积大，能够负载更多的铈和纳米二氧化钛，从而增强材料的抑菌功能。具体实施方式为便于更好地理解本专利技术，通过以下实例加以说明，这些实例属于本专利技术的保护范围，但不限制本专利技术的保护范围。实施例1一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：S1.按重量份数计算，在冰水浴和搅拌的条件下，将10份五氧化二磷和10份过硫酸钾缓慢加入装有25份质量分数为98％硫酸的容器中，然后容器加热到82℃后，再缓慢加入20份天然鳞片石墨，在搅拌条件下反应12h，反应结束后冷却并用水稀释，然后过滤干燥得到预氧化石墨；S2.按重量份数计，将28份高锰酸钾、13份氯化钙插层剂和10份预氧化石墨缓慢加入到300份质量分数为98％硫酸中，在35℃下反应3h，反应结束后缓慢加入5份质量分数为20％的双氧水，然后用去离子水稀释，再过滤烘干，将产品加入到浓度为1.5mol/L的氢氧化钾溶液中浸泡7h，然后过滤并以800℃煅烧4h，冷却后加入去离子水中并以超声波震荡3h，再经100μm孔径的滤膜过滤，得多孔氧化石墨烯溶液；S3.按重量份数计，将多孔氧化石墨烯溶液加热浓缩至浓度为8g/L，然后将5份硝酸铈和20份水合肼加入100份浓缩液中，以600r/min的转速搅拌30min得到反应液，将反应液加入到水热反应釜中，以190℃的温度反应5h，冷却后得到三维多孔石墨烯复合材料；S4.按重量份数计，将10份纳米粒径为100nm的二氧化钛加100份入叔丁醇中经过3000r/min的转速搅拌30min得到置换液，将S3中制备的三维多孔石墨烯复合材料反复浸泡在叔丁醇溶液中6次，并在置换液搅拌结束10min内再将三维多孔石墨烯复合材料浸泡本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.按重量份数计算，在冰水浴和搅拌的条件下，将10份五氧化二磷和10份过硫酸钾缓慢加入装有25～30份质量分数为98％硫酸的容器中，然后容器加热到82～86℃后，再缓慢加入20份天然鳞片石墨，在搅拌条件下反应12h，反应结束后冷却并用水稀释，然后过滤干燥得到预氧化石墨；S2.按重量份数计，将25～30份高锰酸钾、10～15份插层剂和10份预氧化石墨缓慢加入到300份质量分数为98％硫酸中，在35℃下反应3h，反应结束后缓慢加入5份质量分数为20～30％的双氧水，然后用去离子水稀释，再过滤烘干，将产品加入到浓度为1～1.5mol/L的氢氧化钾溶液中浸泡6～8h，然后过滤并以800℃煅烧3～6h，冷却后加入去离子水中并以超声波震荡3h，再经100μm孔径的滤膜过滤，得多孔氧化石墨烯溶液；S3.按重量份数计，将多孔氧化石墨烯溶液加热浓缩至浓度为5～10g/L，然后将5～8份硝酸铈和20～25份还原剂加入100份浓缩液中，以400～800r/min的转速搅拌30min得到反应液，将反应液加入到水热反应釜中，以190～210℃的温度反应4～6h，冷却后得到三维多孔石墨烯复合材料；S4.按重量份数计，将10～15份纳米二氧化钛加100份入叔丁醇中搅拌得到置换液，将S3中制备的三维多孔石墨烯复合材料反复浸泡在叔丁醇溶液中5～10次，再将三维多孔石墨烯复合材料浸泡在置换液中，然后取出冷冻干燥，最后放入煅烧炉中在氩气保护下以550～600℃煅烧5～10h，炉冷后得到多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂。...

【技术特征摘要】
1.一种多孔石墨烯负载铈纳米复合抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.按重量份数计算，在冰水浴和搅拌的条件下，将10份五氧化二磷和10份过硫酸钾缓慢加入装有25～30份质量分数为98％硫酸的容器中，然后容器加热到82～86℃后，再缓慢加入20份天然鳞片石墨，在搅拌条件下反应12h，反应结束后冷却并用水稀释，然后过滤干燥得到预氧化石墨；S2.按重量份数计，将25～30份高锰酸钾、10～15份插层剂和10份预氧化石墨缓慢加入到300份质量分数为98％硫酸中，在35℃下反应3h，反应结束后缓慢加入5份质量分数为20～30％的双氧水，然后用去离子水稀释，再过滤烘干，将产品加入到浓度为1～1.5mol/L的氢氧化钾溶液中浸泡6～8h，然后过滤并以800℃煅烧3～6h，冷却后加入去离子水中并以超声波震荡3h，再经100μm孔径的滤膜过滤，得多孔氧化石墨烯溶液；S3.按重量份数计，将多孔氧化石墨烯溶液加热浓缩至浓度为5～10g/L，然后将5～8份硝酸铈和20～25份还原剂加入100份浓缩液中，以400～800r/min的转速搅拌30min得到反应液，将反应液加入到水热反应釜中，以190～210℃的温度反应4～6h，冷却后得到三维多孔石墨烯复合材料；S4.按重量份数计，将10～15份...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：长沙小新新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖南,43