[发明专利]石墨烯基羧甲基纤维素纳米晶复合材料的制备及作为手性识别材料的应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯基羧甲基纤维素纳米晶复合材料的制备，是将氧化石墨烯分散液与羧甲基纤维素钠水溶液混合，同时加入乙二胺和交联剂N‑N‑羟基琥珀酰亚胺，于48~55℃下持续反应50~53h；然后加入水合肼还原掉氧化石墨烯上多余的含氧官能团与碳氧双键，抽滤，洗涤，干燥，得到石墨烯基羧甲基纤维素纳米晶复合材料。通过滴涂法将纳米晶复合材料修饰在玻碳电极上形成电化学手性传感界面，并将电化学手性传感界面分别置于L‑色氨酸或D‑色氨酸溶液中，利用差示脉冲伏安法进行扫描。由于L‑色氨酸和D‑色氨酸与修饰电极作用时空间位阻不同，峰电流不同，从而可以快速、灵敏的实现对色氨酸异构体的识别。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯基羧甲基纤维素纳米晶复合材料的方法；本发明同时涉及该复合材料作为手性识别材料，在手性识别氨基酸对映异构体L-色氨酸和D-色氨酸的应用，属于复合材料技术领域和电化学手性识别领域。

背景技术

手性现象在自然界和生物体普遍存在，生物体中的大多数分子都是手性分子，例如氨基酸、多糖和核酸等。人工合成的药物有80%以上是外消旋体，通常只有一种有治疗作用，而另一种没有疗效甚至有毒副作用。许多报道表明单一的对映体具有明显不同的药理活性和生理活性，因此，手性识别在医药领域和食品科学领域日益重要。

发生手性识别时，需要合成能和手性分子发生作用的手性识别材料，当手性识别材料靠近两种手性对映异构体时，由于产生的作用力强度不同，可利用电化学技术进行检测，能产生电化学信号的差异从而达到手性识别的目的。因此，手性识别材料的合成是手性识别最主要的步骤。

纤维素是地球上一种古老的、含量丰富的天然多糖，是取之不尽用之不竭的人类宝贵的天然可再生资源。而羧甲基纤维素钠来源广泛，有丰富的含氧官能团，比如羟基和羧基，经常被用来制备手性传感器。但是天然多糖一般不导电，而碳基材料中石墨烯有强的导电性和良好的成膜性，因此，将羧甲基纤维素钠与石墨烯进行复合，得到具有导电能力的石墨烯基羧甲基纤维素纳米晶功能复合材料，有望作为手性识别材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种石墨烯基羧甲基纤维素纳米晶复合材料的制备方法；

本发明的另一目的是提供一种上述石墨烯基羧甲基纤维素纳米晶复合材料作为手性识别材料在手性识别氨基酸中的应用。

一、基于羧甲基纤维素钠手性识别材料的制备

（1）氧化石墨烯分散液的制备：先将氧化石墨烯（GO）超声分散于超纯水中，再加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐（EDC•HCL）作为羰基活化剂，继续超声20~25min，形成氧化石墨烯分散液。氧化石墨烯分散液中，氧化石墨烯的质量浓度为0.7~1mg/mL，EDC•HCL的含量0.18~0.22g/mL。

（2）羧甲基纤维素钠水溶液的制备：将羧甲基纤维素钠（CMC）搅拌分散于超纯水中，并加入1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳化二亚胺盐酸盐（EDC•HCL）作为羰基活化剂，搅拌均匀，形成羧甲基纤维素钠水溶液。羧甲基纤维素钠水溶液中，羧甲基纤维素钠的质量浓度为2.3~2.5mg/mL，EDC•HCL的加入量为0.23~0.25g/mL。

（3）石墨烯基羧甲基纤维素纳米晶复合材料的制备：将羧甲基纤维素钠水溶液与氧化石墨烯分散液混合后，加入乙二胺（EDA）和交联剂N-N-羟基琥珀酰亚胺（NHS），于48~55℃下持续反应50~53h；加入水合肼还原掉多余的含氧官能团与碳氧双键，抽滤，洗涤，干燥，得到石墨烯基羧甲基纤维素纳米晶复合材料（rGO-EDA-CMC）。

羧甲基纤维素钠水溶液与氧化石墨烯分散液的体积比为1:2~1:3.5；乙二胺（EDA）与氧化石墨烯分散液的体积比为1:1~1:1.5；交联剂N-N-羟基琥珀酰亚胺的含量为0.5~1.0g/mL；水合肼与氧化石墨烯分散液的体积比为6~9μL/mL。