[发明专利]一种超分子环糊精金属有机框架和石墨烯复合材料的快速制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种超分子环糊精金属有机框架和石墨烯复合材料的快速制备方法和应用。实现超分子环糊精与石墨烯的协同作用，能够在多方面展开应用。本发明先将环糊精、氢氧化钾和成核剂石墨烯按照一定比例溶解在蒸馏水中，快速搅拌，在搅拌过程中添加甲醇作为反应溶剂。利用微波法实现环糊精金属有机框架的快速结晶，同时在石墨烯的表面完成复合。该方法充分利用了微波快速合成晶体、石墨烯提供成核点位的特点，在几分钟之内完成反应，充分解决了以往制备环糊精金属有机框架的时长较长问题。在吸附处理有机染料方面具有十分广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料，尤其涉及高分子环糊精金属有机框架对有机染料的吸附应用。

背景技术

环糊精主要分为α、β、γ-环糊精三种。γ-环糊精作为一种C₈-对称环状低聚糖，由八个不对称α-1，4-连接的D-吡喃葡萄糖苷残基组成，拥有多用途的纳米疏水空腔。桶形的疏水空腔可以作为分子的宿主单元，可以连接多种有机物/生物基质。这种结构特征极大地促进主客体分子功能的协同作用以及与活性位点的相互作用。环糊精金属有机框架由γ-环糊精与K⁺衍生而来，拥有多孔、可再生、可食用、可大规模生产等一系列优点。这种来自天然碳水化合物的MOFs是2010年发现的(Angew.Chem.Int.Ed.Engl.2010,49,8630-8634)，是第一种高结晶度的环糊精基金属有机框架。

氧化石墨烯是一种新型的二维片状物，因为其优异的导电性、导热性、强的机械强度、良好的稳定性，受到广泛的研究。本发明将氧化石墨烯作为优质的成核溶剂，提供大量成核点位，有利于环糊精金属有机框架在其表面附着生长。同时，γ-环糊精的疏水空腔和氧化石墨烯的负电表面具有特殊的协同作用，对有机染料的吸附也有非常的前途。

传统的合成方法主要有合成时间长，耗能较多等问题，如公开号CN114702687A，公开了一种环糊精MOF颗粒抗生素替代剂的制备方法及其应用，该发明通过水热法，耗时几十个小时甚至两周的时间。本发明采用的微波制备法大大提高了制备效率，缩短了生产时间，节约能耗。制备的复合材料结合了环糊精特殊结构的同时，还保留了金属有机框架材料在合成与设计上灵活的特点。且对染料溶液具有高效的选择性吸附，应用前景广泛。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明要解决的技术问题为：环糊精金属有机框架制备时间长、确定选择性吸附的染料类型、不能充分利用超分子相互作用实现对有机染料的高效吸附。

为实现本发明目的，本发明采用的技术方案为：优选微波法作为环糊精金属有机框架的成核方法，氧化石墨烯作为成核剂，快速成核生长环糊精金属有机框架晶体，得到环糊精金属有机框架和石墨烯复合材料。

本发明还公开了一种超分子环糊精金属有机框架和石墨烯复合材料的快速制备方法，按照以下步骤进行合成：

称取一定质量比的环糊精和氢氧化钾，溶解在离子水当中，通过改变氧化石墨烯的含量控制复合均匀程度，搅拌充分混合均匀，搅拌过程中加入甲醇溶液，将混合液放入微波中，持续反应得到环糊精金属有机框架和石墨烯复合材料，静置，甲醇洗涤并干燥。

优选地，所述环糊精和氢氧化钾的质量比为1：8。

优选地，所述去离子水的体积为12ml。

优选地，所述氧化石墨烯的浓度为3g/L。

优选地，所述搅拌的速率为700ppm。

优选地，所述搅拌时间为1h。

优选地，所述加入甲醇的体积为12ml。

优选地，所述微波的功率为100W。

优选地，所述微波反应的时间为270s。

本发明还公开了环糊精金属有机框架和石墨烯复合材料可以用于染料的高效选择性吸附的应用，按照以下步骤完成：