[发明专利]一种静电纺多壁碳纳米管含糖纳米纤维膜的制备

说明书

技术领域

本发明属于纳米纤维膜的制备领域，特别涉及一种静电纺多壁碳纳米管含糖纳米纤维膜的制备方法。

背景技术

自从1991年Iijima发现碳纳米管以来，由于其独特的物理和化学性质受到了人们的广泛关注。碳纳米管是由类似石墨结构的六边形网格卷绕而成的、同轴中空“微管”，两端的“碳帽”由五边形或七边形网格参与封闭。根据石墨层片数的不同，可以分为单壁碳纳米管(SWCNT)、双壁碳纳米管(DWCNT)和多壁碳纳米管(MWNT)。碳纳米管具有良好的导电性,若将其加入到高分子材料中,可使高聚物的电阻降低三个数量级以上。碳纳米管的尖端具有纳米尺度的曲率，是极佳的发射电极。研究表明碳纳米管不仅对多巴胺、NADH以及抗坏血酸具有良好的电催化活性，而且对蛋白质和各种酶也具有良好的电子传递作用。

静电纺纤维膜是一种优良的酶固定化载体，碳纳米管的掺入会进一步提高这种载体的性能，如机械性能、化学稳定性和导电性等。在电化学生物传感器中，碳纳米管被用于修饰电极表面以加快酶活性中心与电极之间的电子传递速率。因此纤维载体中的碳纳米管也有可能会促进固定化氧化还原酶与底物之间的电子转移，从而提高酶的催化活性。

发明内容

本发明提供一种静电纺多壁碳纳米管含糖纳米纤维膜的制备。本发明的Poly(AN-co-OVAG)/碳纳米管复合纤维膜作为载体将会有利于氧化还原酶的固定化，载酶量及酶活性、热稳定性、储存稳定性均高于不含多壁碳纳米管的固定化酶膜，因为其表面的羟基可为酶的化学固定提供活性位点，碳纳米管会促进催化过程中的电子传递，而聚合物链与碳纳米管强的界面粘合力保证了这种载体的稳定性。

本发明的一种静电纺多壁碳纳米管含糖纳米纤维膜的制备方法，包括：

（1）将己二酸、乙酸汞以及醋酸铜混合，溶于乙酸乙烯酯中，己二酸与乙酸乙烯酯的质量比为1:2-1:5，乙酸汞与乙酸乙烯酯的质量比为1:60-1:70；醋酸铜与乙酸乙烯酯的质量比为1:1395-1:2790。在60℃下加热并搅拌5min，加入3-4滴浓硫酸，反应至溶液变得蓝色澄清，层析分离产物己二酸二乙烯酯；

（2）将摩尔比为1:1～4:1己二酸二乙烯酯和葡萄糖混合，溶于吡啶中，己二酸二乙烯酯与吡啶的质量比为1:6-1:8；葡萄糖与吡啶的质量比为1:18-1:25。以碱性蛋白酶为催化剂，40-60℃下振荡反应4-5天，过滤、旋蒸后层析分离产物6-O-乙烯己二酰-D-葡萄糖OVAG；以碱性蛋白酶为催化剂，40-60℃下振荡反应4-5天，过滤、旋蒸后层析分离产物6-O-乙烯己二酰-D-葡萄糖OVAG；

（3）在上述OVAG中加入丙烯腈AN，OVAG:AN摩尔比为1:20，以过硫酸铵作为引发剂，H₂O作溶剂，然后于氮气保护下搅拌反应4-5h，聚合反应结束后得到Poly(AN-co-OVAG)共聚物；

（4）用强氧化性的摩尔比为1:4的硫酸和硝酸的混合酸在40℃下对多壁碳纳米管进行表面功能化处理，并将其超声分散进DMF溶剂中；

（5）将Poly(AN-co-OVAG)在常温下溶解于多壁碳纳米管的DMF分散液中，通过静电纺丝制备了Poly(AN-co-OVAG)/MWCNTs复合纳米纤维膜。

所述步骤（1）中的己二酸二乙烯酯，其粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂与展开剂的化学组成相同，为石油醚和乙酸乙酯的混合物，石油醚与乙酸乙酯的体积比9:1，用I₂显色。

所述步骤（2）中的OVAG，其粗产物用硅胶层析柱分离提纯，洗脱剂为乙酸乙酯，展开剂为乙酸乙酯、甲醇和水的混合物，乙酸乙酯、甲醇、水的体积比为17:3:1，用I₂显色。

所述步骤（2）中的振荡速率为150r/min。

所述步骤（3）中的聚合反应结束后，产物反复经丙酮沉淀、DMF溶解，洗除没反应的OVAG。

所述步骤（3）中OVAG的质量分数占Poly(AN-co-OVAG)共聚物质量的7.17%-29.78%。

所述步骤（3）中的最佳聚合条件为：引发剂浓度为1%，单体OVAG浓度为20g/100mL H₂O，聚合温度为60℃。

所述步骤（5）中多壁碳纳米管的质量分数为占Poly(AN-co-OVAG)/MWCNTs复合纳米纤维膜的1%-30%。

所述步骤（5）中静电纺丝参数为：注射器规格为5ml，直径14mm，流速0.5-1.5ml/h，静电压12-17Kv，接收器为接地铝箔，接收距离15-20cm。