[发明专利]一种石墨烯-壳聚糖多孔复合材料的制备方法

摘要

本发明公开了一种石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料的制备方法，将氧化石墨烯超声分散到水中，制得浓度为0.25mg ml‑1氧化石墨烯的分散液，然后加入水合肼和氨水，搅拌混合均匀，将混合液置于水浴锅中加热，静置冷却，在冷却后的混合液中加入KCl，然后经过抽滤和洗涤后得到石墨烯；将石墨烯重新超声分散在壳聚糖溶液中，得到浓度为25～2.5mg/ml的石墨烯分散液；将分散液放入液氮中冷冻，然后迅速放到冷冻干燥机中，开启真空模式，冷冻干燥机在真空冷冻模式下运作48小时，得到石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料。该方法具有简单，经济，易大规模生产以及材料结构灵活可控等优点，通过调节石墨烯在壳聚糖溶液中的浓度，可对石墨烯多孔复合材料的结构和性质进行控制。 1

主权项

1.一种石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将氧化石墨烯超声分散到水中，制得浓度为0.25mg ml^‑1氧化石墨烯的分散液，然后加入质量浓度为60‑80%的水合肼溶液和质量浓度为20‑25%的氨水，混合均匀；

（2）将步骤（1）制得的混合液水浴加热，静置冷却，在冷却后的混合液中加入KCl，然后进行抽滤，水洗涤沉淀2次，得到石墨烯；

（3）将步骤（2）制得的石墨烯样品重新超声分散在质量浓度为1%的壳聚糖溶液中，得到浓度为2.5～25mg/ml的石墨烯分散液；

（4）将步骤（3）制备的溶液放入液氮中冷冻20‑40s，然后放到冷冻干燥机中，开启真空模式，冷冻干燥机在真空冷冻模式下运作48小时，得到石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料；

其中，步骤（1）中，水合肼和氨水的加入量与氧化石墨烯分散液的体积比为：0.05～0.10:1.0～2.0:400；

步骤（2）中的水浴加热温度为85‑95℃，加热时间为1‑2小时，KCl的加入量为：每200ml混合液中加入1g；

步骤（3）中，壳聚糖溶液的制备方法为将壳聚糖加入到体积分数为0.6%的醋酸溶液中，搅拌均匀，即得；

所述步骤（4）中，使用的真空冷冻干燥机功率为1200kw，冷冻温度为﹣60℃。

2.如权利要求 1 所述的一种石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）称取 100mg 氧化石墨烯置于 400ml 去离子水中，超声处理 40min 后得到均匀的分散液；然后加入 91μl质量浓度为 80%水合肼及 1400μl质量浓度为25%的浓氨水，搅拌均匀；

（2）将步骤（1）制得的混合液在 95℃水浴加热 1h，静置冷却，在冷却后的混合液中加入2g KCl，使得制备的石墨烯样品沉淀以便于分离，然后进行抽滤，水洗涤沉淀2次，得到石墨烯；

（3）在20ml 水中加入120μl 醋酸，称取200mg 壳聚糖固体粉末，将其溶解于上述醋酸溶液中，搅拌均匀后得到1wt%的壳聚糖醋酸溶液，将100mg 步骤（2）制得的石墨烯置于4ml1wt%的壳聚糖溶液中超声处理，分散均匀后得到25mg/ml 的石墨烯分散液；

（4）将所得溶液放入液氮中冷冻40s，然后放入冷冻温度已达‑60℃的冷冻干燥机中，设定冷冻干燥机的功率为1200kw，开启真空模式，真空冷冻干燥机在真空冷冻模式下运作48 小时，得到石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料。

3.权利要求1至2任一项所述的制备方法制备得到的石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料，其特征在于，所述复合材料具有三维多孔结构，孔径范围在 10‑30μm。

4.权利要求3所述的石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料在制备电极材料中的应用。

5.如权利要求3所述的石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料在制备酶修饰电极材料中的应用。

6.如权利要求3所述的石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料在制备电极材料中的应用，其特征在于，将权利要求1至2任一项所述的制备方法制备的石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料分散到pH7.0 的磷酸盐缓冲溶液中，得到 10mg/ml 的分散液，取5μl 滴涂到玻碳电极上，干燥，即得修饰后的玻碳电极。

7.如权利要求3所述的石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料在制备酶修饰电极材料中的应用，其特征在于，将权利要求1至2任一项所述的制备方法制备的石墨烯‑壳聚糖多孔复合材料分散到pH7.0的磷酸盐缓冲溶液中，得到10mg/ml 的分散液，用10mg/ml 的葡萄糖氧化酶溶液将上述分散液稀释四倍后，取5μl 滴涂到玻碳电极上，干燥，即得酶修饰的电极。