[發明專利]一種通過電沉積在鈦表面制備氧化石墨烯層的方法及其應用

有效

• 申請號: 201310562291.9
• 申請日: 2013-11-12
• 公開（公告）號: CN103643274A
• 公開（公告）日: 2014-03-19
• 發明（設計）人: 高穎錕;李朝陽;朱勝利;梁硯琴;崔振鐸;楊賢金
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C25D9/08
• 分類號: C25D9/08;A61L27/30;A61L31/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明屬于金屬表面技術領域，涉及純鈦表面氧化石墨烯層的制備方法及其應用，具體的說是一種通過電沉積法在純鈦表面制備氧化石墨烯層的方法及其應用。

背景技術

在所有的生物醫用金屬材料中，鈦及其合金的綜合性能最為優良，被廣泛應用于外科植入材料，如人工骨、人工關節、齒根、血管支架以及其他植入體和醫療器械。鈦的高強度和低彈性模量使得它在矯形外科中具有廣闊的發展前景。而氧化石墨烯（GO）作為碳家族的新成員，已經引起了各界的廣泛關注，其在生物方面，光電方面都起到了令人驚異的作用。另外，由于其較低的生產成本，良好的水溶性，較大的比表面積，和自身具有兩親性等特點，正在被應用于更為廣泛的研究領域。近年來有關GO電沉積主要集中在不銹鋼，銅，鎂，和ITO玻璃等電極上，但是在純鈦電極上通過電沉積形成GO層的研究則鮮有報道。

發明內容

本發明的技術目的在于克服現有技術的不足，提供一種通過電沉積在純鈦表面制備氧化石墨烯層的方法及其應用。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

一種通過電沉積在鈦表面制備氧化石墨烯層的方法，按照下述步驟進行：

步驟1，純鈦表面處理，將尺寸為10mm×10mm×1mm的純鈦片經1000、1200、1500、2000、2500目水砂紙打磨后，先后采用丙酮超聲清洗5min，去離子水超聲清洗5min，并儲存于無水乙醇中待用；

步驟2，純鈦表面羥基化，利用酸堿依次對純鈦進行表面處理，即將純鈦試樣用去離子水清洗后，采用體積分數20%硝酸水溶液浸泡試樣5min，除去表面氧化物，采用去離子水清洗后，將試樣浸入5mol/L氫氧化鈉水溶液中5min，取出后，用去離子水洗凈表面殘留氫氧化鈉，室溫干燥；

步驟3，制備電沉積溶液，氧化石墨烯加入去離子水和無水乙醇的混合溶劑中經超聲分散得到分散液，水和乙醇的體積比為（3：1）—（1：3），氧化石墨烯的濃度為0.03-0.1mg/mL，EDC（1-乙基-（3-二甲氨基）碳二亞胺）的濃度為0.1-0.25mg/mL；并利用氫氧化鈉水溶液調節電沉積溶液pH值，使得溶液的pH=10～12；

步驟4，將工作電極和參比電極浸入制備的電沉積溶液中，分別連接恒壓電源的正極和負極，在40—50度水浴中，采用8—10V恒定電壓，電沉積5—20min，優選10—15min，即可在工作電極上即形成氧化石墨烯層。

在所述步驟3中，水和乙醇的體積比為2:1，氧化石墨烯的濃度為0.08mg/ml，EDC的濃度為0.1917mg/ml。

在完成電沉積之后，選擇將工作電極采用去離子水進行清洗，室溫干燥2h。

將酸堿處理試樣和電沉積氧化石墨烯試樣分別放入37℃模擬體液（SBF）中進行浸泡，沉積氧化石墨烯的試樣相比于酸堿處理試樣，磷灰石的沉積速率更快，相同的浸泡時間，沉積氧化石墨烯的試樣表面獲得磷灰石沉積層面積更大。這也說明，電沉積氧化石墨烯較之于酸堿處理，更有利于提高鈦材料的生物活性，并能夠加快磷灰石在鈦片表面的沉積。

與現有技術相比，本發明的技術方案首次將GO通過電沉積的方法連接到了純鈦的表面，這種制備技術簡單、高效。一方面，實現了鈦表面簡易連接GO，使得可對GO進行進一步改性來改善鈦的表面特性。另一方面，擴展了GO的應用空間，由研究粉末和溶液介質中的GO，擴展到了大塊固體領域。

附圖說明

圖1是酸堿處理后的鈦表面的掃描電子顯微鏡照片。

圖2是電沉積形成的純鈦表面氧化石墨烯層的掃描電子顯微鏡照片。

圖3是電沉積形成的純鈦表面氧化石墨烯層的掃描電子顯微鏡照片（高倍）。

圖4是純鈦表面氧化石墨烯層的拉曼圖譜。

圖5是酸堿處理試樣（a）和電沉積氧化石墨烯試樣（b）在37℃模擬體液中浸泡1天的掃描電子顯微鏡照片。

圖6是酸堿處理試樣（a）和電沉積氧化石墨烯試樣（b）在37℃模擬體液中浸泡6天的掃描電子顯微鏡照片。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細地描述。本發明通過電沉積在純鈦表面制備氧化石墨烯層的技術路線是：前處理→表面羥基化→配置電沉積溶液→電沉積；最終干燥后即可得到純鈦表面的氧化石墨烯層。使用的純鈦片的純度是99.9%。

實施例1

1、將尺寸為10mm×10mm×1mm的純鈦片經1000、1200、1500、2000、2500目水砂紙打磨后，先后采用丙酮超聲清洗5min，去離子水超聲清洗5min，并儲存于無水乙醇中待用。