[發明專利]一種石墨烯/殼聚糖復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611024576.7
• 申請日: 2016-11-18
• 公開（公告）號: CN106700136B
• 公開（公告）日: 2019-06-28
• 發明（設計）人: 陳艷軍;劉明陽;王藝峰;章政;郭傳航;薛武子
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08L5/08
• 分類號: C08L5/08;C08K9/04;C08K3/04;C25D9/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發明涉及一種石墨烯/殼聚糖復合材料及其制備方法，所述復合材料制備方法為：1)將氧化石墨烯分散液加入到殼聚糖季銨鹽水溶液中，調節pH值9～11，再用水合肼進行還原，再將石墨烯分散于水中得到改性石墨烯分散液；2)將殼聚糖加入到醋酸水溶液中配制得到殼聚糖溶液；3)將殼聚糖溶液加入到石墨烯分散液中攪拌均勻得到石墨烯/殼聚糖電沉積液；4)將石墨烯/殼聚糖電沉積液超聲分散除去氣泡，以金屬銅或銀或鐵作為電沉積的陽極電極材料，以鉑片作為電沉積的陰極電極材料，采用電沉積方法得到石墨烯/殼聚糖復合材料。本發明所得石墨烯/殼聚糖復合材料外觀平整光滑，無氣泡，并且易于從電極表面取下，有利于材料直接進行后續的應用。

技術領域

本發明屬于復合材料領域，具體涉及一種石墨烯/殼聚糖復合材料及其制備方法。

背景技術

石墨烯是由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維碳納米材料，具有良好的穩定性，它是目前發現的厚度較薄、機械強度較大、導電導熱性能良好的一種新型納米材料，在電子元器件、太陽能電池、和傳感器等方面備受關注。將石墨烯作為納米填料組分加入聚合物中，可以有效改善聚合物的電、機械和熱等性能。然而，由于石墨烯表面呈惰性，且石墨烯會由于其片層之間的范德華力而聚集在一起，在水及有機溶劑中都很難分散，因而不能很好地與聚合物基體復合，大大限制了石墨烯-聚合物復合材料的進一步研究與應用。

為了充分利用石墨烯的優良特性，現有技術中一般采用具有良好的潤濕性能和表面活性的氧化石墨烯為原料，與聚合物復合后再還原氧化石墨烯實現石墨烯的應用。如天然高分子殼聚糖材料中含有大量的氨基和羥基，可進行?；Ⅳ然⒚鸦?、烷基化、酯化和鹵化等多種化學反應，據此可制備出殼聚糖與氧化石墨烯的復合材料，再經還原得到殼聚糖與石墨烯的復合材料，從而賦予其更多的特殊性能。

近來，采用電沉積技術制備石墨烯-殼聚糖復合材料的方法逐漸受到關注，與傳統方法相比，電沉積技術具有儀器設備簡單，制備條件溫和，具有時間和空間的選擇性和可控性等優點。一般是采用氧化石墨烯與殼聚糖進行陰極電沉積，在電沉積過程中，利用陰極電化學反應將氧化石墨烯還原為石墨烯，從而在電極表面得到具有石墨烯的電沉積層[Biosensors and Bioelectronics,2013,47:530-538]。但一方面，直接采用氧化石墨烯為原料進行沉積，后期需要還原，沉積得到的復合材料中石墨烯含量不高；另一方面，采用陰極電沉積制備具有石墨烯的電沉積層，由于在電沉積過程中，陰極電化學反應產生大量氣泡，導致石墨烯電沉積層的外觀粗糙，表面不平整光滑，不利于其進行后續的應用。為解決上述問題，亟需找到一種以石墨烯為電沉積原料，采用陽極電沉積方式制備石墨烯/殼聚糖復合材料的方法。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對現有技術中存在的上述不足，提供一種陽極電沉積得到的石墨烯/殼聚糖復合材料及其制備方法。

為解決上述技術問題，本發明提供的技術方案是：

提供一種石墨烯/殼聚糖復合材料，它由以下方法制備得到：

1)制備改性石墨烯分散液：將氧化石墨加入到氫氧化鈉水溶液中，超聲分散得到質量濃度為2.5～5mg/mL的氧化石墨烯分散液；將殼聚糖季銨鹽加入到蒸餾水中，充分攪拌得到質量濃度為3～5mg/mL的殼聚糖季銨鹽水溶液；然后將上述氧化石墨烯分散液加入到殼聚糖季銨鹽水溶液中進行混合，氧化石墨烯分散液與殼聚糖季銨鹽水溶液質量比為10～20：50～100，在室溫下攪拌得到混合溶液，然后調節所得混合溶液的pH值至9～11，再將水合肼滴加到混合溶液中，使水合肼在混合溶液中的質量濃度為3～4mg/mL，在室溫下攪拌反應10～30分鐘，然后升溫至60～90℃攪拌反應2～8小時，得到黑色的絮狀沉淀，對沉淀物過濾、洗滌、干燥得到殼聚糖季銨鹽改性石墨烯，再將所得殼聚糖季銨鹽改性石墨烯加入到蒸餾水中，超聲分散得到質量濃度為3～9mg/mL的改性石墨烯分散液；