一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种环糊精‐聚合离子液体功能化石墨烯复合材料及其制备方法和应用。采用的技术方案是：将聚合离子液体(PILs)通过非共价作用修饰到还原氧化石墨烯(rGO)表面，然后通过简单的静电相互作用在复合材料表面进一步修饰功能性分子β‑环糊精(β‑CD)，制备得到一种兼具PILs、β‑CD和rGO特性的新型β‑CD/PILs‑rGO复合材料，该复合材料可用于荧光检测胆固醇，具有良好的检测性能。

A Cyclodextrin-Polyionic Liquid Functionalized Graphene Composite Material and Its Preparation Method and Application

The invention relates to a cyclodextrin-polyionic liquid functionalized graphene composite material, a preparation method and application thereof. The technical scheme adopted is to modify the surface of reduced graphene oxide (rGO) with polyionic liquids (PILs) by non-covalent interaction, and then further modify the functional molecule beta cyclodextrin (beta CD) on the surface of composite materials by simple electrostatic interaction. A new type of beta CD/PILs_rGO composite with PILs, beta CD and rGO characteristics is prepared. The composite materials can be used. It has good detection performance in fluorescence detection of cholesterol.

【技术实现步骤摘要】
一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料及其制备方法和应用
本专利技术属于复合材料领域，尤其涉及一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
胆固醇(Cholesterol)又称胆甾醇，是动物细胞膜的基本结构成分，在维持细胞膜完整和流动性中起着重要的作用，胆固醇也是胆汁酸和类固醇激素的生物合成前体。血液中胆固醇水平过高，会增加患血管疾病的风险，包括冠心病、高血压和动脉粥样硬化。另一方面，胆固醇含量不足被认为与抑郁、癌症和脑出血的表现相关。由此可知，血液中胆固醇含量是临床生物化学的一个重要指标。到目前为止，人们已经开发出了各种胆固醇检测分析方法，例如比色法、电化学法、色谱法和荧光法等。然而，大多数选择性高的方法都依赖于胆固醇氧化酶的氧化反应，其比较昂贵且容易失活。因此，开发并完善一种具有高选择性、低成本、方便的检测胆固醇的方法是十分必要的。近年来，石墨烯材料由于其具有比表面积大、良好的导电性、高透光率等优点及而备受关注，在石墨烯材料众多优异性能中，比表面积大的特性使其适宜作为载体材料。聚合离子液体与离子液体相似，具有很好的离子交换性，将其与石墨烯复合，不但可以赋予石墨烯材料很好的水分散性，同时易于引入功能物质。β-环糊精由于具有亲水的外围及疏水的内腔，在溶液中可与多种有机物形成包合物，β-环糊精及其衍生物作为结构分离的高效选择器、优秀的药物载体和分子识别良好的主体被广泛研究。聚合离子液体可简单、快捷、高效地将β-环糊精引入到石墨烯材料表面，赋予石墨烯独特的分子识别性能，将该复合材料用于无酶的胆固醇荧光检测应用中。
技术实现思路
本专利技术将聚合离子液体通过π-π相互作用、将β-环糊精通过静电吸附作用固载到石墨烯材料表面，目的是得到一种兼具聚合离子液体高溶解性、β-环糊精的包合特性和石墨烯材料高比表面积特性的新型环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料(β-CD/PILs-rGO)。该复合材料合成方法简单、易纯化、在水中均有很好的分散性，在使用荧光方法检测胆固醇等领域有很好的应用前景。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，制备方法包括如下步骤：1)聚合离子液体修饰化石墨烯复合物(PILs-rGO)的制备：将氧化石墨烯超声分散于去离子水中，形成稳定分散的悬浊液，加入聚合离子液体，磁力搅拌并超声，用NaOH调节溶液pH，向其中滴加水合肼，90-110℃条件下反应，将产物离心水洗并真空干燥，得PILs-rGO；2)环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料(β-CD/PILs-rGO)的制备，将磺酸化β-环糊精超声分散于去离子水中，取PILs-rGO水分散液与磺酸化β-CD水分散液混合，磁力搅拌，将产物离心水洗，真空干燥得到目标产物β-CD/PILs-rGO。优选的，上述的一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，所述的聚合离子液体由1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐单体制得。优选的，上述的一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，所述的聚合离子液体的制备方法为：将1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐单体和偶氮二异丁腈溶于氯仿中，通入氮气，在70℃油浴下回流3h，将产物用氯仿洗涤三次，真空干燥，即得目标产物。优选的，上述的一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，步骤1)中调节溶液pH值为10。优选的，上述的一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，所述的环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料是超薄透明的片状结构。上述的一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料在检测胆固醇中的应用。方法如下：称取上述的环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，超声分散于水中，将环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料水分散液、荧光材料加入磷酸缓冲溶液中，磁力搅拌30min，静置10min，加入含有胆固醇的溶液，搅拌，转移到比色皿中，进行荧光检测。优选的，所述的环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料水分散液浓度为2mg/mL。优选的，所述的荧光材料是罗丹明B，浓度为2μmol/L。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术得到了一种新型环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，制备简单、成本低。2、本专利技术所制备的复合材料兼具水分散性好、比表面积大以及包合特性。3、本专利技术所制备的复合材料可用于胆固醇检测，具有高选择性、检测方便等特点，在胆固醇检测领域有很好的应用前景。附图说明图1是β-CD/PILs-rGO的TEM图。图2是β-CD(a)，PILs-rGO(b)，GO(c)和β-CD/PILs-rGO(d)水分散液的紫外-可见吸收光谱。图3是GO(a)，PILs-rGO(b)和β-CD/PILs-rGO(c)的XRD图。图4是罗丹明B(RB)水分散液(a)；RB+PILs-rGO混合水分散液(b)；RB+β-CD/PILs-rGO+胆固醇混合水分散液(c)和RB+β-CD/PILs-rGO(d)混合水分散液的荧光光谱图。图5A为不同浓度的胆固醇溶液加入β-CD/PILs-rGO-RB体系时的荧光曲线，a-y分别对应胆固醇浓度为0，0.01，0.02，0.03，0.04，0.05，0.1，0.2，0.3，1，2，3，4，5，10，20，30，40，50，100，150，200，300，400，500μmol·L-1时的荧光曲线。图5B为荧光强度峰值随胆固醇浓度变化的曲线。图5C为胆固醇浓度为0.01-5.0μmol·L-1范围内胆固醇浓度/荧光强度峰值随胆固醇浓度变化的线性关系图。图5D为胆固醇浓度为5.0-500μmol·L-1范围内胆固醇浓度/荧光强度峰值随胆固醇浓度变化的线性关系图。具体实施方式实施例1环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料(β-CD/PILs-rGO)(一)制备方法1、氧化石墨烯的合成氧化石墨烯采用Hummer法制备。向三口圆底烧瓶中加入67.5mL的浓硫酸，然后将其置于冰水浴中，再加入2g的高纯石墨和1.6g的NaNO3，搅拌均匀后，在5℃以下，缓慢加入9g的固体KMnO4，大约1h加完，在32-38℃之间反应30min，有少量的气泡产生。反应接近终点时，黑色的悬浊液变为灰褐色的粘稠物，在室温下放置5天。然后用560mL的热水稀释，最后滴加H2O2还原剩余的高价锰离子，至溶液变为亮黄色为止。产物经10000rpm离心10min，用0.01mol/L的NaOH溶液来中和多余的酸，然后用钡盐检测至上清液中无SO42-存在，用水洗涤至中性，再用无水乙醇洗涤两次，真空干燥得到目标产物。2、PILs-rGO复合材料的合成聚合离子液体聚(1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐)(PILs)的制备：将4g1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐单体和0.08g偶氮二异丁腈加入到圆底烧瓶中，加入氯仿，通入氮气，在70℃油浴下回流3h，将产物用氯仿洗涤三次，真空干燥后，即得目标产物。取50mg的GO分散于100mL去离子水中，超声3h，形成稳定分散的悬浊液。加入400mg聚合离子液体聚(1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐)，磁力搅拌1h，超声20min。用1mol/LNaOH溶液将pH调至10，向其中滴加0.53mL水合肼，100℃条件下反应1h。产物经12000rpm离心本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环糊精‑聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，其特征在于：制备方法包括如下步骤：1)聚合离子液体修饰化石墨烯复合物(PILs‑rGO)的制备：将氧化石墨烯(GO)超声分散于去离子水中，形成稳定分散的悬浊液，加入聚合离子液体，磁力搅拌并超声，用NaOH调节溶液pH，向其中滴加水合肼，90‑110℃条件下反应，将产物离心水洗并真空干燥，得PILs‑rGO；2)环糊精‑聚合离子液体功能化石墨烯复合材料(β‑CD/PILs‑rGO)的制备：将磺酸化β‑环糊精超声分散于去离子水中，取PILs‑rGO水分散液与磺酸化β‑CD水分散液混合，磁力搅拌，将产物离心水洗，真空干燥得到目标产物β‑CD/PILs‑rGO。

【技术特征摘要】
1.一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，其特征在于：制备方法包括如下步骤：1)聚合离子液体修饰化石墨烯复合物(PILs-rGO)的制备：将氧化石墨烯(GO)超声分散于去离子水中，形成稳定分散的悬浊液，加入聚合离子液体，磁力搅拌并超声，用NaOH调节溶液pH，向其中滴加水合肼，90-110℃条件下反应，将产物离心水洗并真空干燥，得PILs-rGO；2)环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料(β-CD/PILs-rGO)的制备：将磺酸化β-环糊精超声分散于去离子水中，取PILs-rGO水分散液与磺酸化β-CD水分散液混合，磁力搅拌，将产物离心水洗，真空干燥得到目标产物β-CD/PILs-rGO。2.根据权利要求1所述的一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，其特征在于：所述的聚合离子液体由1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐单体制得。3.根据权利要求2所述的一种环糊精-聚合离子液体功能化石墨烯复合材料，其特征在于：聚合离子液体的制备方法为：将1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐单体和偶氮二异丁腈溶于氯仿中，通入氮气，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴抒遥，马畅，杨少军，张薇，王雨露，宋溪明，
申请(专利权)人：辽宁大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21