[发明专利]一种二维石墨烯印迹复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种二维石墨烯印迹复合材料及其制备方法和应用，属于新材料领域。本申请的发明人发现石墨烯‑过氧化氢‑乙酰丙酮体系表现出自由基再生过程，从而介导自由基引发的有机聚合反应，进而利用该特性以全氟辛烷磺酸为模板，直接在石墨烯表面合成分子印迹薄膜，无需其他薄膜的二次修饰即可制备二维石墨烯印迹复合材料，不仅可以选择性识别靶标分子，而且维持石墨烯本身良好的催化等性能，保证其在多个领域的应用推广。此外，石墨烯具有巨大的比表面积，能够对全氟化合物表现出高吸附能力，显著提升单位面积内印迹位点数目，增强对印迹复合材料的选择性识别能力。

技术领域

本发明属于新材料领域，更具体地，涉及一种二维石墨烯印迹复合材料制备方法。

背景技术

近几年来，全氟化合物是一类新型有机污染物，主要包括全氟辛烷羧酸和全氟辛烷磺酸。自20世纪50年代被3M公司研制以来，凭借其显著的疏水、疏油性以及较好的表面活性和稳定性而被广泛应用，对生态环境及人类健康构成威胁。毒理学研究证实，全氟化合物具有肝脏毒性、心血管毒性、甲状腺毒性、神经系统毒性、免疫系统毒性及潜在致癌性等。然而，我国自2003年起就开始大量生产使用全氟化合物，而且迄今为止尚无相关禁止性条令和规定出台。大量的报道证实了全氟化合物在我国地表水中的广泛存在，长江、黄河、珠江等七大水系及几大重要湖泊水体中均有检出，浓度低于100 ng/L。因此，开展全氟化合物痕量检测具有十分重要的意义。

但是，目前市场上或现有文献中均未见到有能够对全氟化合物进行微量、准确检测的报道。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明希望提供一种大吸附容量、具有优异检测性能的全氟化合物检测材料。

发明原理

本申请的发明人注意到石墨烯虽然具有很多优异的性能，但是目前，其在检测领域中的应用并不多见。

这是因为，分子印迹聚合主要依赖于双键的共价交联，需要首先利用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷在石墨烯表面修饰出乙烯双键。然而，硅胶膜的包裹虽然有利于分子印迹膜的生长，但是也限制了石墨烯的其他优良性能，仅保留高比表面的唯一优势。

本申请的发明人在实验中意外发现了一种不需要利用硅胶膜的包裹，也不会限制石墨烯除了高比表面外的性能的制备方法。

具体而言，申请人在实践中发现石墨烯-过氧化氢-乙酰丙酮体系具有极高的催化性能，能够实现自由基的再生利用。分子印迹聚合主要依赖于自由基引发的共价交联。因此，提出了以石墨烯本身作为引发剂，诱导自由基引发的分子印迹聚合反应，制备出二维石墨烯印迹复合材料，其不仅可以选择性识别靶标分子，而且维持石墨烯本身良好的催化等性能，保证其在多个领域的应用推广。此外，石墨烯具有巨大的比表面积，能够对全氟化合物表现出高吸附能力，显著提升单位面积内印迹位点数目，增强对印迹复合材料的选择性识别能力。由此解决现有印迹过程需要硅胶膜修饰，以丧失石墨烯本身多重优越性能为代价的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种二维石墨烯印迹复合材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：步骤S1、准备石墨烯材料；步骤S2、利用预定溶剂对石墨烯材料进行分散处理，获得石墨烯分散液；步骤S3、在石墨烯分散液中加入模板分子；步骤S4、在所得溶液中加入后续反应物，进行合成；步骤S5、对所得产物进行清洗处理。

优选地：所述步骤S1中石墨烯材料包括：石墨烯、氮掺杂石墨烯或者石墨烯/血晶素复合物。

优选地：所述步骤S4包括：加入不同氟取代的苯乙烯和4-氨基苯乙烯，不同氟取代的苯乙烯包括：2,3,4,5,6-五氟苯乙烯，2-氟苯乙烯、3-氟苯乙烯、4-氟苯乙烯、5-氟苯乙烯或者2,6-双氟苯乙烯。

优选地：所述步骤S4包括加入交联剂。

优选地：所述步骤S2包括将石墨烯材料分散到乙腈中。