[發(fā)明專利]一種石墨烯納米材料的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610301324.8
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN105969330B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發(fā)明（設計）人: 張艷華;肖巍;鄧瑩;于弘
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/54;C09K11/65;B82Y20/00;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 重慶弘旭專利代理有限責任公司50209
• 代理人: 李靖

本發(fā)明申請是針對申請日2014年09月26日、申請?zhí)?01410502642.1的發(fā)明專利的分案申請。

技術領域

本發(fā)明涉及一種石墨烯納米復合材料及制備方法，屬于無機納米材料技術領域。

背景技術

近年來，將金屬納米粒子、磁性納米粒子負載到氧化石墨烯表面制備復合材料，并探索其在材料、化學、生物醫(yī)學等領域應用的研究發(fā)展迅速。目前國內(nèi)外已有的關于其在生物醫(yī)學方面的應用主要用于生物成像、生物檢測、腫瘤治療和藥物載體方面，這些研究都取得了可喜的成果。氧化石墨烯作為藥物載體的研究方面：首先石墨烯具有超高的比表面積和π電子共軛體系。氧化石墨烯可以通過π-π堆積和氫鍵作用負載藥物，并且可以以極細小顆粒態(tài)懸浮于水溶液或生理環(huán)境體系，但是目前利用石墨烯氧化物制備靶向藥物載體的研究還相對很少，因此有必要加大此項研究力度，早日實現(xiàn)氧化石墨烯基藥物載體在實際中的應用。

將磁性納米顆粒裝載到石墨烯表面制備的磁性靶向藥物載體，在實際疾病治療中具有極大的應用潛力。目前在研究中，所用磁性粒子都為實心Fe₃O₄納米顆粒，其中磁性粒子在復合材料中僅起到使材料具有磁性能的作用，而納米粒子的結構在復合材料中并未體現(xiàn)出明顯的作用。量子點用作熒光標記物示蹤觀察活細胞或組織的結構與活動乃至進行動物活體成像以及用于追蹤藥物顆粒在體內(nèi)的走向和作用的研究已有大量報道。 這些報道中所用的量子點大多采用膠體化學方法在有機體系中合成，因此得到的量子點水溶性差，并且合成的量子點組成主要是Cd的氧族元素二元化合物及其核殼結構。Cd是一種有劇毒的重金屬元素，含Cd量子點在生物標記過程中容易釋放Cd²⁺而損傷生物體。雖然含鎘量子點的制備和結構、性能檢測已經(jīng)非常成熟，而且大量研究已經(jīng)表明采用表面修飾技術或水相合成方法可以大大改善含Cd量子點的穩(wěn)定性和安全性，但是依然不能完全消除這類量子點在使用過程中會分解出游離Cd²⁺的可能性，因此含鎘量子點的生物安全性仍然沒有得到根本的解決。因此，從生物安全性和應用角度來說，積極開展低毒性或生物兼容性量子點材料的制備、結構和性能的研究將成為未來量子點材料的發(fā)展方向。目前，應用于生物熒光檢測的低毒性或生物兼容性量子點主要是ZnS、ZnSe和ZnO量子點。ZnO作為生物熒光標記的量子點，較含有Cd的量子點的生物毒性較小，對于被測試的動物和測試研究者來說，都十分安全。作為安全無毒、價廉物美的一種新型發(fā)光材料，ZnO量子點在基礎研究和實際應用兩方面，都有十分重要的價值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有磁性、熒光功能的石墨烯納米材料的制備方法。

本發(fā)明提供的方法是將二氧化硅包裹的（介孔Fe₃O₄磁性納米顆粒-ZnO量子點）通過共價交聯(lián)的方式引入到氧化石墨烯表面，得到一種氧化石墨烯基復合材料。其中，氧化石墨烯本身和Fe₃O₄磁性納米顆粒中的介孔結構使整個材料具有較高的比表面積，而低毒性的ZnO量子點的選擇和二氧化硅殼層的包覆進一步提高了氧化石墨烯材料的生物相容性，最終得到具有磁性熒光雙功能、高比表面積和良好生物相容性的氧化石墨烯復合材料，有望在藥物載體方面具有很好的應用前景。具體包括以下步驟：

（1）氧化石墨烯的制備

將石墨粉末加入H₂SO₄、K₂S₂O₈、P₂O₅的混合液中，70~85℃反應3~6h。然后加水稀釋，并過濾洗滌以除去多余的酸。所得預產(chǎn)物在室溫下干燥過夜，然后將預氧化的石墨加入濃H₂SO₄，在冰水浴保護下逐步加入KMnO₄，此混合物在 30~35℃下攪拌反應 30 min后于85~95℃進行反應1~2h，后加水稀釋，使其沸騰反應20~40min，再攪拌 1~2 小時后，加水和30wt%的H₂O₂溶液靜置沉淀。混合物過濾后用稀鹽酸沖洗數(shù)次，再用水沖洗至中性。最后將所得產(chǎn)物透析一周純化除去剩余的金屬離子，得到的氧化石墨在室溫條件下超聲剝離30~50min，得到濃度大約為0.1~1mg·mL^-1的氧化石墨烯儲備液。使用1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺（EDC）和N-羥基琥珀酰亞胺（NHS）使氧化石墨烯平面及邊緣的羧基活化 。