一种纳米银-氧化石墨烯复合材料的制备方法技术

本发明专利技术提供了一种纳米银‑氧化石墨烯复合材料的制备方法，属于新材料技术领域。其特征在于我们采用了人工智能设计软件在经过一系列运算后所得的最优化的辅助设计方案。先利用浓H2SO4/NaNO3体系，以KMNO4为氧化剂，在一定的温度下对石墨进行氧化，获得氧化石墨烯。再将氧化石墨烯分散液及硝酸银分散液混合后，加入还原剂和表面活性剂，于紫外灯下90℃左右反应2小时，即可得到纳米银‑氧化石墨烯复合材料。本发明专利技术的制备方法简单高效，对环境污染少，所得纳米银‑氧化石墨烯复合材料其纳米银颗粒均匀地吸附在氧化石墨烯上，不仅具有更低的毒性，并且能在较长时间内保持良好的杀菌、防霉效果。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米银-氧化石墨烯复合材料的制备方法
本专利技术属于新材料
，具体涉及一种纳米银-氧化石墨烯复合材料的制备方法。
技术介绍
细菌、微生物在我们生活中随处可见，也是导致人类身体感染，生病的最直接元凶。在我们生活中有多种的杀菌抗菌剂，根据其结构不同可以分为有机抗菌剂，天然抗菌剂和无菌抗菌剂。有机抗菌剂，它具体抗菌范围广，抗菌数量较多，杀菌速度快等特点，但是该抗菌剂毒副作用相对较大，使用寿命短且容易水解。天然的抗菌剂大多都是安全性高的材料，但是普遍存在寿命短，耐热性差，不易进行再加工处理的特点。无机抗菌剂主要有银系列、铜系列、锌系列和钛系列，其中研究最多的是银系列抗菌剂，可商业化的无机抗菌剂多为银系抗菌剂，其特点是安全性、耐热性、耐久性较好，但其不足之处在于价格较高和抗菌的迟效性，不能像有机抗菌剂那样迅速杀灭细菌，而且对真菌、霉菌几乎没有抑制效果。纳米技术出现，使银在纳米状态下的杀菌能力产生了质的飞跃，极少量的纳米银可产生强大的杀菌作用，可在数分钟内杀死650多种细菌，广谱杀菌且无任何的耐药性，能够促进伤口的愈合、细胞的生长及受损细胞的修复，无任何毒性反应，对皮肤也未发现任何刺激反应。纳米银作为新一代杀菌材料，有着超强的杀菌、消毒、防霉等功效，良好的抗菌性、生物兼容性和表面易修饰性等优点，但纳米银也存在易氧化变色，水溶性、易挥发等问题。如何解决这些问题，研发高效、绿色、无污染的纳米银的制备技术就成为新的研究课题，亟待解决。氧化石墨烯由于表面具有大量含氧基团，在水中具有很高的分散性，而且其本身也是一种具有抗菌性能的材料，对哺乳动物细胞产生的细胞毒性微乎其微。氧化石墨烯一般由石墨经强酸氧化而得。目前，主要有三种制备氧化石墨烯的方法：Brodie法，Staudenmaier法和Hummers法。其中Hummers法的制备过程的时效性相对较好而且制备过程中也比较安全，是目前最常用的一种。它采用浓硫酸中的高锰酸钾与石墨粉末经氧化反应之后，得到棕色的石墨薄片，此石墨薄片层可以经超声等方法剥离成为氧化石墨烯，并能在水中形成稳定的单层氧化石墨烯悬浮液。纳米银-氧化石墨烯复合材料是一种新型的天然抗菌剂。氧化石墨烯可以利用其丰富的官能团将纳米银固定在自己的片层结构上，对纳米银起稳定和保护作用，降低纳米银的释放速度从而提高纳米银抗菌性能。因此，纳米银-氧化石墨烯复合材料结合了纳米银抗菌剂广谱抗菌杀菌、渗透性强、抗菌持久、无耐药性的特点，既能发挥纳米银的杀菌效果，又能有效抑制纳米银的挥发，且进一步提高杀菌效果，对人体的毒害性更低。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有工艺技术中存在的问题，进而提供了一种简单、高效的纳米银-氧化石墨烯复合材料制备方法。本专利技术采用的技术方案是我们自主开发的一套人工智能设计软件在参考了大量的现有氧化石墨烯制备方法的后，由人工智能设计软件经过一系列运算后所得的最优化的辅助设计方案。纳米银-氧化石墨烯复合材料的制备方法，包括以下步骤。称取适量的石墨粉和硝酸钠，冰水温度下加入盛有浓硫酸的反应瓶中，并用磁子进行搅拌，期间持续缓慢加入高锰酸钾，不超过10℃下保温反应进行1.5-3h，取出，室温下搅拌2-3d，反应结束，用去离子水进行稀释，并加入适量50%双氧水，并持续搅拌2-3h，离心分离，用0.1mol/L稀盐酸和蒸馏水多次洗涤至pH接近7，干燥，得氧化石墨烯。2）取步骤1）制备的氧化石墨烯加入去离子水中，用0.1mol/L的KOH和0.1mol/L的HCl溶液调整氧化石墨烯溶液至中性，用去离子水将溶液稀释到接近透明，然后加入适量二甲基甲酰胺(DMF)，室温超声5min，得到氧化石墨烯分散液；取适量的硝酸银溶入去离子水，超声5min；将硝酸银溶液加入到氧化石墨烯分散液中，添加少量十六烷基三甲基溴化铵（CTAB），超声20min，然后在混合溶液中加入还原剂，升温至85-100℃，反应30-180min，冷却至室温，离心分离取固体产物，经过无水乙醇和蒸馏水清洗后，即可获得纳米银-氧化石墨烯复合材料。优选的，步骤1）中的石墨粉和硝酸钠的重量比1：1。优选的，步骤1）中的浓硫酸的加入量是石墨粉的10-20倍。优选的，步骤1）中的高锰酸钾的加入量是石墨粉的3倍。优选的，步骤1）中的双氧水的用量是至溶液无气泡产生。优选的，步骤2）中的氧化石墨烯的悬浮液的浓度为0.1-0.8mg/mL。优选的，步骤2）中的硝酸银与氧化石墨烯的投料重量比为1:1。优选的，步骤2）中的还原剂为葡萄糖，柠檬酸，柠檬酸三钠和抗坏血酸中的一种或多种。优选的，步骤2）中的还原反应，需要在紫外灯下进行反应。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步详细的描述本专利技术。实施例1。取60ml浓硫酸倒入250ml反应瓶中，反应瓶置于冰水浴中。取3g石墨粉和3g硝酸钠，加入到含有浓硫酸的反应瓶中，磁力搅拌5min。取9g高锰酸钾，分成少量多次的加入到反应瓶中。加料结束后，在不超过10℃下保温反应进行1.5h。反应结束后，继续在室温下搅拌2d。用70ml去离子水对反应液进行稀释，并加入适量50%双氧水至无气泡生成，后继续搅拌2h。离心分离，滤饼用0.1mol稀盐酸和蒸馏水多次洗涤至pH接近7，干燥，得到氧化石墨烯。取5mg氧化石墨烯加入50ml去离子水中，超声5min。用0.1mol的KOH和0.1mol的HCl溶液调整氧化石墨烯溶液至中性，用去离子水将溶液稀释到接近透明，然后加入适量二甲基甲酰胺，室温超声5min，得到氧化石墨烯分散液。取5mg硝酸银溶入5ml去离子水，超声5min。将硝酸银溶液加入到氧化石墨烯分散液中，添加少量十六烷基三甲基溴化铵，超声20min。于混合溶液中加入10mg柠檬酸，超声10min，升温至100℃，于紫外灯下反应100min。冷却至室温，离心分离，滤饼用无水乙醇和去离子水分别清洗，干燥，获得纳米银-氧化石墨烯复合材料。实施例2。取60ml浓硫酸倒入250ml反应瓶中，反应瓶置于冰水浴中。取3g石墨粉和3g硝酸钠，加入到含有浓硫酸的反应瓶中，磁力搅拌5min。取9g高锰酸钾，分成少量多次的加入到反应瓶中。加料结束后，在不超过10℃下保温反应进行3h。反应结束后，继续在室温下搅拌3d。用70ml去离子水对反应液进行稀释，并加入适量50%双氧水至无气泡生成，后继续搅拌3h。离心分离，滤饼用0.1mol稀盐酸和蒸馏水多次洗涤至pH接近7，干燥，得到氧化石墨烯。取15mg氧化石墨烯加入50ml去离子水中，超声5min。用0.1mol的KOH和0.1mol的HCl溶液调整氧化石墨烯溶液至中性，用去离子水将溶液稀释到接近透明，然后加入适量二甲基甲酰胺，室温超声5min，得到氧化石墨烯分散液。取15mg硝酸银溶入10ml去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种广谱抗菌且无毒副作用的纳米银-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n1） 氧化石墨烯的制备：/n称取适量的石墨粉和硝酸钠，冰水温度下加入盛有浓硫酸的反应瓶中，并用磁子进行搅拌，期间持续缓慢加入高锰酸钾，不超过10℃下保温反应进行1.5-3h，取出，室温下搅拌2-3d，反应结束，用去离子水进行稀释，并加入适量50%双氧水，并持续搅拌2-3h，离心分离，用0.1mol/L稀盐酸和蒸馏水多次洗涤至pH接近7，干燥，得氧化石墨烯；/n2） 纳米银-氧化石墨烯复合材料的制备：/n取步骤1）制备的氧化石墨烯加入去离子水中，用0.1mol/L的KOH和0.1mol/L的HCl溶液调整氧化石墨烯溶液至中性，用去离子水将溶液稀释到接近透明，然后加入适量二甲基甲酰胺(DMF)，室温超声5min，得到氧化石墨烯分散液；取适量的硝酸银溶入去离子水，超声5min；将硝酸银溶液加入到氧化石墨烯分散液中，添加少量十六烷基三甲基溴化铵，超声20min，然后在混合溶液中加入还原剂，升温至85-100℃，反应30-180min，冷却至室温，离心分离取固体产物，经无水乙醇和去离子水清洗后，干燥，即可得纳米银-氧化石墨烯复合材料。/n...

【技术特征摘要】
1.一种广谱抗菌且无毒副作用的纳米银-氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）氧化石墨烯的制备：
称取适量的石墨粉和硝酸钠，冰水温度下加入盛有浓硫酸的反应瓶中，并用磁子进行搅拌，期间持续缓慢加入高锰酸钾，不超过10℃下保温反应进行1.5-3h，取出，室温下搅拌2-3d，反应结束，用去离子水进行稀释，并加入适量50%双氧水，并持续搅拌2-3h，离心分离，用0.1mol/L稀盐酸和蒸馏水多次洗涤至pH接近7，干燥，得氧化石墨烯；
2）纳米银-氧化石墨烯复合材料的制备：
取步骤1）制备的氧化石墨烯加入去离子水中，用0.1mol/L的KOH和0.1mol/L的HCl溶液调整氧化石墨烯溶液至中性，用去离子水将溶液稀释到接近透明，然后加入适量二甲基甲酰胺(DMF)，室温超声5min，得到氧化石墨烯分散液；取适量的硝酸银溶入去离子水，超声5min；将硝酸银溶液加入到氧化石墨烯分散液中，添加少量十六烷基三甲基溴化铵，超声20min，然后在混合溶液中加入还原剂，升温至85-100℃，反应30-180min，冷却至室温，离心分离取固体产物，经无水乙醇和去离子水清洗后，干燥，即可得纳米银-氧化石墨烯复合材料。


2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯的制备方法，其特征在于：步...

【专利技术属性】
技术研发人员：高勇谦，翁燕舞，朱沉雷，翁国武，鞠梅，
申请(专利权)人：浙江海纳新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33