多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料及其應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于碳納米材料領(lǐng)域，涉及一種多壁碳納米管功能化石墨稀復(fù)合材料；本發(fā)明還涉及一種該復(fù)合材料的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]一些新型碳納米材料，如具有優(yōu)越導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性和強(qiáng)的機(jī)械性能的一維結(jié)構(gòu)的碳納米管和二維結(jié)構(gòu)的石墨烯復(fù)合材料，已應(yīng)用到納米電子學(xué)、納米化學(xué)、催化、生物傳感器、環(huán)境監(jiān)測(cè)、醫(yī)藥等諸多領(lǐng)域。引起了人們的廣泛關(guān)注。碳納米材料表面高的疏水性使其對(duì)一些疏水性有機(jī)污染物具有很強(qiáng)的吸附性，特別是帶有電子化合物可以和一些碳納米材料發(fā)生相互作用，因此，碳納米材料可能非常適合有機(jī)污染物的處理。此外，碳納米管和石墨烯復(fù)合材料展現(xiàn)出更加優(yōu)異的導(dǎo)熱性和電子傳輸性能，盡管該復(fù)合材料在一些領(lǐng)域中具有這些優(yōu)勢(shì)，但提高它們的生物相容性、穩(wěn)定性、分散性和催化活性仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料，不僅彌補(bǔ)了石墨烯由于團(tuán)聚而導(dǎo)致的導(dǎo)電性降低的缺陷，而且有效地增大了復(fù)合材料的比表面積。
[0004]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種上述功能化石墨烯復(fù)合材料的應(yīng)用。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料，采用以下方法制得，具體步驟為:
步驟1:制備多壁碳納米管分散液；
按體積比3: 1，分別取濃硫酸和硝酸，配制成混酸；
按體積比5: 2，分別取多壁碳納米管分散液和混酸，混合均勻，回流6h，離心，二次蒸餾水洗滌固態(tài)物，真空干燥，得純化多壁碳納米管；
步驟2:按10mL濃硫酸中加入4?5 g石墨粉末、2?2.5 g硝酸鈉、92 mL 二次蒸飽水以及質(zhì)量是該石墨粉末質(zhì)量3?4倍的高錳酸鉀的比例，分別取濃硫酸、石墨粉、硝酸鈉、二次蒸餾水和高錳酸鉀；將石墨粉加入濃硫酸中，在冰浴中持續(xù)攪拌直到石墨粉末完全溶解，再依次加入硝酸鈉和高錳酸鉀后，從冰浴中取出置于室溫下；加入二次蒸餾水，攪拌，再加入H2O2，直到溶液變?yōu)榱咙S色為止；過濾，二次蒸餾水洗滌濾餅，真空干燥，得到氧化石墨烯;
步驟3:用水和步驟2得到的氧化石墨稀配置質(zhì)量體積濃度為0.1 mg/mL的氧化石墨稀分散液，超聲，用濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)該氧化石墨烯分散液的pH為10?11 ;加入35 μ L水合肼和350 μ L氨水，在90°C溫度下攪拌24h后，離心，洗滌，真空干燥，得到還原氧化石墨??；
步驟4:取Img還原氧化石墨稀，加入1mL 二次蒸飽水超聲，得分散液，加入
I,3，6，8-芘四磺酸鈉溶液10mL，在65?75°C溫度下攪拌4h，離心，真空干燥，制得功能化石墨稀;
步驟5:用水和功能化石墨稀配制質(zhì)量體積濃度為0.5mg/mL的石墨稀懸浮液；用水和純化多壁碳納米管配制質(zhì)量體積濃度為0.5mg/mL的分散液；按體積比3: 10，分別取濃度為3mmol/L的1，3，6，8-芘四磺酸鈉溶液和該石墨烯懸浮液，混合形成反應(yīng)液；按體積比1:1將分散液加入該反應(yīng)液中，在65?75°C溫度下持續(xù)攪拌5?6 h后，離心，洗滌，70?80°C溫度下真空干燥，制得多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料。
[0006]本發(fā)明所采用的另一個(gè)技術(shù)方案是:一種上述制得的多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料的應(yīng)用，用于測(cè)定生鮮肉及制品中的β 2受體激動(dòng)劑。
[0007]本發(fā)明多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料中的石墨烯表面通過共價(jià)鍵結(jié)合更多的磺酸基基團(tuán)，與表面帶有正電荷的多壁碳納米管通過靜電作用很好的結(jié)合在一起，形成一種吸附性極強(qiáng)的復(fù)合納米材料，極大地提高了石墨烯在水中的分散性和溶解性，彌補(bǔ)了石墨烯由于團(tuán)聚而導(dǎo)致的導(dǎo)電性降低的缺陷，有效地增大了復(fù)合材料的比表面積。該功能化石墨烯復(fù)合材料有望用于改善石墨烯自身的缺陷而能夠成為一種奇特的電化學(xué)生物傳感器。該復(fù)合納米材料作為吸附劑能夠應(yīng)用于生鮮肉及制品中β2受體激動(dòng)劑的檢測(cè)。與目前常用的陽離子交換固相萃取柱方法比較，極大縮短了檢測(cè)前處理時(shí)間，降低了檢測(cè)成本。
【附圖說明】
[0008]圖1是相同質(zhì)量體積濃度的氧化石墨烯分散液(a瓶)、還原氧化石墨烯分散液(b瓶)和多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料(c瓶)的對(duì)比圖片。
[0009]圖2是本發(fā)明功能化石墨烯復(fù)合材料的透射電子顯微鏡圖。
[0010]圖3是本發(fā)明功能化石墨烯復(fù)合材料的掃描電子顯微鏡圖。
[0011]圖4是本發(fā)明功能化石墨烯復(fù)合材料的X射線衍射譜圖。
[0012]圖5是本發(fā)明功能化石墨烯復(fù)合材料的紫外光譜圖。
[0013]圖6是用多壁碳納米管、石墨烯和多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料作為吸附劑分別對(duì)生鮮肉及制品中沙丁胺醇的吸附檢測(cè)圖。
[0014]圖7是用多壁碳納米管、石墨烯和多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料作為吸附劑分別對(duì)生鮮肉及制品中萊克多巴胺的吸附檢測(cè)圖。
[0015]圖8是用多壁碳納米管、石墨烯和多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料作為吸附劑分別對(duì)生鮮肉及制品中沙丁胺醇及萊克多巴胺混合物的吸附檢測(cè)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0017]本發(fā)明提供了一種多壁碳納米管功能化石墨烯復(fù)合材料，不僅彌補(bǔ)了石墨烯由于團(tuán)聚而導(dǎo)致的導(dǎo)電性降低的缺陷，而且有效地增大了復(fù)合材料的比表面積，極大地提高了石墨烯在水中的分散性和溶解性，提高了碳納米管和石墨烯的生物相容性、穩(wěn)定性、分散性和催化活性。該功能化石墨烯復(fù)合材料采用以下方法制得，具體步驟為:
步驟1:多壁碳納米管純化:
按100 mL 二次蒸餾水中加入50mg多壁碳納米管的比例，將多壁碳納米管加入二次蒸餾水中，超聲30min，制得多壁碳納米管分散液；
按體積比3: 1，分別取濃硫酸和硝酸，配制成混酸；
按體積比5: 2，分別取多壁碳納米管分散液和混酸，混合均勻，65?75°C溫度下回流6 h，離心，二次蒸餾水洗滌固態(tài)物三次，40°C真空干燥，得純化多壁碳納米管；
步驟2:制備氧化石墨稀:
按100 mL濃硫酸中加入4?5 g石墨粉末、2?2.5 g硝酸鈉、92 mL 二次蒸飽水以及質(zhì)量是該石墨粉末質(zhì)量3?4倍的高錳酸鉀的比例，分別取濃硫酸、石墨粉、硝酸鈉、二次蒸餾水和高錳酸鉀；將石墨粉加入濃硫酸中，在冰浴中持續(xù)攪拌直到石墨粉末完全溶解，再依次加入硝酸鈉和高錳酸鉀后，從冰浴中取出置于室溫下；加入二次蒸餾水，攪拌30 min，再加入質(zhì)量百分比濃度3%的H2O2，直到溶液變?yōu)榱咙S色為止；過濾，濾餅用二次蒸餾水洗滌，70?80°C真空干燥6 h，得到氧化石墨烯(GO)；
步驟3:制備還原氧化石墨稀:
用水和步驟2得到的氧化石墨稀配置質(zhì)量體積濃度為0.1 mg/mL的氧化石墨稀分散液，超聲30min，用濃度為0.5mol/L的氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)該氧化石墨稀分散液的pH為10?11 ;加入35 μ L水合肼和350 μ L氨水，在90°C溫度下攪拌24h后，離心，洗滌，真空干燥6h，得到還原氧化石墨稀(rGO)；
步驟4:制備功能化石墨稀:
取I mg還原氧化石墨稀，加入