[发明专利]石墨烯与黑色素组成的复合材料及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯与黑色素组成的复合材料及其制备方法和用途，氧化石墨烯与黑色素通过前者在后者表面发生还原反应形成的化学键结合在一起，其中氧化石墨烯与黑色素的质量比为1～10：1。该制备方法包括：(1)配置氧化石墨烯水悬浮液，然后加入纳米级黑色素，在体系pH为8‑13条件下进行物理研磨或者高压均质处理，使氧化石墨烯与黑色素进行接枝反应；(2)加热接枝反应后的混合液使得氧化石墨烯在黑色素表面发生还原反应，得到石墨烯与黑色素组成的复合材料，进行喷雾干燥得到粉体。本发明的复合材料可用于制备纺织纤维，得到具有良好的纺织性能，而且具备抗菌、远红外、抗紫外、抗氧化功能的改性纺织纤维。

技术领域

本发明属于材料领域，更具体地说涉及一种石墨烯与黑色素组成的复合材料及其制备方法和用途。

背景技术

二维材料如石墨烯由于其具有抗菌、远红外、导电、导热、抗静电等特性，在纺织领域已经得到较好的应用，目前市场上已经有石墨烯改性粘胶纤维、石墨烯改性锦纶、石墨烯改性涤纶、石墨烯改性腈纶等。

随着大众及企业对纺织产品差异化的追求，健康理念越来越强。发展高技术含量的纤维将是未来的发展趋势。

石墨烯及其衍生物作为一类重要的新兴二维多功能纳米材料，以其优异的广谱抗菌抗病毒能力、不会诱导细菌产生耐药性、制备工艺简单、较好的生物相容性等优点。如中国专利公布号CN 105603554 A[马君志等，发明名称：一种石墨烯功能化纤维素纤维及其制备方法]公开了一种石墨烯功能化纤维素纤维及其制备方法，制得的石墨烯具有良好的抗菌性。

黑色素是动植物中存在的一种黑褐色的色素，由一种特殊的细胞即黑色素细胞生成并且储存在其中。黑色素具有优异的防晒、防老化、防癌变等功能，目前在眼镜、薄膜等产品中已经得到应用。黑色素是非晶体且非均质性高的三维聚合物，表面存在大量的活性点。二维材料石墨烯表面活性相对较高，“表里如一”，表面修饰、元素替换或者掺杂都会对材料本身的性质带来实质影响，拓宽其应用范围受到限制。黑色素通过通过物理键、或者化学键接枝到氧化石墨烯上与氧化石墨烯形成复合物，该复合物直接加入到纺丝液或者母粒当中，不仅可以改善纺织纤维的功能，而且可以改善纤维的纺织性能，使得纺织纤维具备天然的抗菌性、远红外、抗紫外、抗氧化等功能，实现更多领域的应用。

发明内容

本发明一方面的目的是提供一种石墨烯与黑色素组成的复合材料，其中的氧化石墨烯与黑色素通过化学键连接，结合牢固，该复合材料具有优异的抗菌、远红外、抗紫外、抗氧化等功能。为实现本发明的目的，本发明的技术方案如下：

一种石墨烯与黑色素组成的复合材料，其中石墨烯与黑色素通过氧化石墨烯在黑色素表面发生还原反应形成的化学键结合在一起，其中所述氧化石墨烯与黑色素的质量比为1～10：1。

优选地，上述复合材料中黑色素颗粒粒径为5～500nm，更优选100～300 nm。

优选地，上述氧化石墨烯的颗粒粒径为50nm～2000nm，更优选 100～1000nm。

优选地，上述氧化石墨烯的碳氧比为3～7，更优选5。

优选地，上述复合材料中黑色素来源于植物，动物，微生物培养物或人工合成黑色素。

优选地，上述植物选自黑米、黑豆和黑芝麻中的一种或多种。

优选地，上述动物选自乌贼和/或乌鸡骨头。

优选地，上述人工合成黑色素是利用半胱氨酸、儿茶酚、酪氨酸、多巴胺、1,8-二羟基萘、5，6-二羟基吲哚、色氨酸、苯丙氨酸、血清素等材料中的一种或多种为原料合成的。

本发明另一方面的目的是提供一种石墨烯与黑色素组成的复合材料的制备方法，该方法包括以下步骤：