本發(fā)明涉及一種胺/氨基功能化石墨烯及其制備方法，屬于石墨烯基功能材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

石墨烯基材料由于具有優(yōu)異的物理、化學(xué)和生物特性，受到了普遍關(guān)注，其有希望在生物傳感器、影像學(xué)、藥物釋放和抑制細(xì)菌以及光熱治療等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。

近年來(lái)，氧化石墨烯（go）和還原氧化石墨烯（rgo）這兩種在水溶液中具有很高的穩(wěn)定性的石墨烯衍生物已經(jīng)被用于探究生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，如體外藥物、細(xì)胞成像、控制抗腫瘤劑加載和釋放的藥物載體，以及新型的生物傳感平臺(tái)的各種生物分子的檢測(cè)。石墨烯基材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展已經(jīng)步入快車道并表現(xiàn)出巨大的潛力。

應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域的石墨烯基材料應(yīng)該具有生物相容性、水分散性和無(wú)毒等特點(diǎn)。go具有引起人類血小板的強(qiáng)凝集反應(yīng)的效應(yīng)，小鼠實(shí)驗(yàn)表明：其會(huì)引發(fā)廣泛的肺動(dòng)脈栓塞血栓，不適于直接作為藥物輸送、細(xì)胞成像、癌癥的光熱治療和生化診斷工具。然而，通過(guò)對(duì)go進(jìn)行還原而得到的rgo所引起的凝集反應(yīng)較go輕微很多，在不久的將來(lái)有可能獲得廣泛應(yīng)用。

具有生物相容屬性的石墨烯可以通過(guò)適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)修飾（功能化），使其可以均勻分布在極性溶劑或水中。氨基是一種具有生物相容性的基團(tuán)，且氨基攜帶的正電荷有利于中和石墨烯上羧基攜帶的負(fù)電荷，從而可以降低石墨烯對(duì)人類血小板的強(qiáng)凝集反應(yīng)效應(yīng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種胺/氨基功能化石墨烯及其制備方法。

本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種胺/氨基功能化石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

1)氧化石墨烯的還原：將氧化石墨烯加入到有機(jī)溶劑中，超聲分散，再加入氨水或胺類化合物溶液，150～190℃反應(yīng)8～10小時(shí)，抽濾，用水洗滌固體產(chǎn)物，得到還原氧化石墨烯；

2)胺/氨基功能化石墨烯的制備：將還原氧化石墨烯加入到鹵素單質(zhì)的強(qiáng)堿溶液中，進(jìn)行霍夫曼重排反應(yīng)，50～90℃反應(yīng)1～4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后中和反應(yīng)液，透析，濃縮，得到胺/氨基功能化石墨烯。

步驟1）所述的有機(jī)溶劑為乙二醇、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一種。

步驟1）所述的氧化石墨烯、氨的添加量比為1g：（20～120）mmol。

步驟1）所述的氧化石墨烯、胺類化合物的添加量比為1g：（20～120）mmol。

步驟1）所述的胺類化合物為甲胺、乙胺、乙二胺、苯胺、二異丙胺中的至少一種。

步驟2）所述的還原氧化石墨烯、鹵素單質(zhì)的添加量比為1g：（20～60）mmol。

步驟2）所述的鹵素單質(zhì)的強(qiáng)堿溶液為br2的naoh溶液、cl2的naoh溶液、br2和cl2的naoh溶液、br2的koh溶液、cl2的koh溶液、br2和cl2的koh溶液中的一種。

本發(fā)明的有益效果是：

1）本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)氧化石墨烯與氨或胺類化合物的添加量比、還原氧化石墨烯與鹵素單質(zhì)的添加量比，可以調(diào)節(jié)胺/氨基功能化石墨烯中的氮元素和胺/氨基含量；

2）本發(fā)明通過(guò)調(diào)節(jié)還原氧化石墨烯與鹵素單質(zhì)的添加量比，可以調(diào)節(jié)胺/氨基功能化石墨烯在水和其它溶劑中的分散性和穩(wěn)定性；

3）本發(fā)明的胺/氨基功能化的石墨烯量子點(diǎn)在水和極性溶劑中的分散性能優(yōu)異，在生物醫(yī)藥、生化檢測(cè)和治療等方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

具體實(shí)施方式

一種胺/氨基功能化石墨烯的制備方法，包括以下步驟：

1)氧化石墨烯的還原：將氧化石墨烯加入到有機(jī)溶劑中，超聲分散，再加入氨水或胺類化合物溶液，150～190℃反應(yīng)8～10小時(shí)，抽濾，用水洗滌固體產(chǎn)物，得到還原氧化石墨烯；

2)胺/氨基功能化石墨烯的制備：將還原氧化石墨烯加入到鹵素單質(zhì)的強(qiáng)堿溶液中，進(jìn)行霍夫曼重排反應(yīng)，50～90℃反應(yīng)1～4小時(shí)，反應(yīng)結(jié)束后中和反應(yīng)液，透析，濃縮，得到胺/氨基功能化石墨烯。

優(yōu)選的，步驟1）所述的有機(jī)溶劑為乙二醇、二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮中的至少一種。

優(yōu)選的，步驟1）所述的氧化石墨烯、氨的添加量比為1g：（20～120）mmol。

優(yōu)選的，步驟1）所述的氧化石墨烯、胺類化合物的添加量比為1g：（20～120）mmol。

優(yōu)選的，步驟1）所述的胺類化合物為甲胺、乙胺、乙二胺、苯胺、二異丙胺中的至少一種。

優(yōu)選的，步驟2）所述的還原氧化石墨烯、鹵素單質(zhì)的添加量比為1g：（20～60）mmol。

優(yōu)選的，步驟2）所述的鹵素單質(zhì)的強(qiáng)堿溶液為br2的naoh溶液、cl2的naoh溶液、br2和cl2的naoh溶液、br2的koh溶液、cl2的koh溶液、br2和cl2的koh溶液中的一種。

下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的解釋和說(shuō)明。

實(shí)施例1：

一種胺/氨基功能化石墨烯的制備方法包括以下步驟：

1）氧化石墨烯的還原：將1g氧化石墨烯加入到50ml乙二醇中，超聲分散，再加入1ml氨水（含20mmol的氨），180℃反應(yīng)10小時(shí)，抽濾，用水洗滌得到的固體，得到還原氧化石墨烯；

2）胺/氨基功能化石墨烯的制備：將步驟1）的還原氧化石墨烯加入到10ml的br2的naoh溶液（含20mmol的br2）中，進(jìn)行霍夫曼重排反應(yīng)，70℃下反應(yīng)2小時(shí)，中和反應(yīng)液，透析，濃縮，得到含氮量0.20%的胺/氨基功能化石墨烯。

采用zeta電位測(cè)試該胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中的穩(wěn)定性，測(cè)得其zeta電位絕對(duì)值>30mv，說(shuō)明本發(fā)明的胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中具有較好的穩(wěn)定性。

實(shí)施例2：

一種胺/氨基功能化石墨烯的制備方法包括以下步驟：

1）氧化石墨烯的還原：將1g氧化石墨烯加入到50ml乙二醇中，超聲分散，再加入1ml氨水（含40mmol的氨），180℃反應(yīng)10小時(shí)，抽濾，用水洗滌得到的固體，得到還原氧化石墨烯；

2）胺/氨基功能化石墨烯的制備：將步驟1）的還原氧化石墨烯加入到10ml的br2的naoh溶液（含20mmol的br2）中，進(jìn)行霍夫曼重排反應(yīng)，80℃下反應(yīng)1小時(shí)，中和反應(yīng)液，透析，濃縮，得到含氮量0.25%的胺/氨基功能化石墨烯。

采用zeta電位測(cè)試該胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中的穩(wěn)定性，測(cè)得其zeta電位絕對(duì)值>30mv，說(shuō)明本發(fā)明的胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中具有較好的穩(wěn)定性。

實(shí)施例3：

一種胺/氨基功能化石墨烯的制備方法包括以下步驟：

1）氧化石墨烯的還原：將1g氧化石墨烯加入到50ml乙二醇中，超聲分散，再加入1ml甲胺溶液（含60mmol的甲胺），190℃反應(yīng)8小時(shí)，抽濾，用水洗滌得到的固體，得到還原氧化石墨烯；

2）胺/氨基功能化石墨烯的制備：將步驟1）的還原氧化石墨烯加入到10ml的br2的naoh溶液（含40mmol的br2）中，進(jìn)行霍夫曼重排反應(yīng)，70℃下反應(yīng)2小時(shí)，中和反應(yīng)液，透析，濃縮，得到含氮量0.30%的胺/氨基功能化石墨烯。

采用zeta電位測(cè)試該胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中的穩(wěn)定性，測(cè)得其zeta電位絕對(duì)值>30mv，說(shuō)明本發(fā)明的胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中具有較好的穩(wěn)定性。

實(shí)施例4：

一種胺/氨基功能化石墨烯的制備方法包括以下步驟：

1）氧化石墨烯的還原：將1g氧化石墨烯加入到50ml乙二醇中，超聲分散，再加入1ml甲胺溶液（含80mmol的甲胺），180℃反應(yīng)10小時(shí)，抽濾，用水洗滌得到的固體，得到還原氧化石墨烯；

2）胺/氨基功能化石墨烯的制備：將步驟1）的還原氧化石墨烯加入到10ml的br2的koh溶液（含40mmol的br2）中，進(jìn)行霍夫曼重排反應(yīng)，80℃下反應(yīng)2小時(shí)，中和反應(yīng)液，透析，濃縮，得到含氮量0.40%的胺/氨基功能化石墨烯。

采用zeta電位測(cè)試該胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中的穩(wěn)定性，測(cè)得其zeta電位絕對(duì)值>30mv，說(shuō)明本發(fā)明的胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中具有較好的穩(wěn)定性。

實(shí)施例5：

一種胺/氨基功能化石墨烯的制備方法包括以下步驟：

1）氧化石墨烯的還原：將1g氧化石墨烯加入到50ml乙二醇中，超聲分散，再加入1ml乙胺溶液（含100mmol的乙胺），160℃反應(yīng)10小時(shí)，抽濾，用水洗滌得到的固體，得到還原氧化石墨烯；

2）胺/氨基功能化石墨烯的制備：將步驟1）的還原氧化石墨烯加入到10ml的cl2和br2的koh溶液（含cl2和br2共60mmol）中，進(jìn)行霍夫曼重排反應(yīng)，60℃下反應(yīng)4小時(shí)，中和反應(yīng)液，透析，濃縮，得到含氮量0.45%的胺/氨基功能化石墨烯。

采用zeta電位測(cè)試該胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中的穩(wěn)定性，測(cè)得其zeta電位絕對(duì)值>30mv，說(shuō)明本發(fā)明的胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中具有較好的穩(wěn)定性。

實(shí)施例6：

一種胺/氨基功能化石墨烯的制備方法包括以下步驟：

1）氧化石墨烯的還原：將1g氧化石墨烯加入到50ml乙二醇中，超聲分散，再加入1ml乙胺溶液（含120mmol的乙胺），180℃反應(yīng)10小時(shí)，抽濾，用水洗滌得到的固體，得到還原氧化石墨烯；

2）胺/氨基功能化石墨烯的制備：將步驟1）的還原氧化石墨烯加入到10ml的cl2的naoh溶液（含60mmol的cl2）中，進(jìn)行霍夫曼重排反應(yīng)，80℃下反應(yīng)2小時(shí)，中和反應(yīng)液，透析，濃縮，得到含氮量0.50%的胺/氨基功能化石墨烯。

采用zeta電位測(cè)試該胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中的穩(wěn)定性，測(cè)得其zeta電位絕對(duì)值>30mv，說(shuō)明本發(fā)明的胺/氨基功能化石墨烯在水溶液中具有較好的穩(wěn)定性。

上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。