[發明專利]谷氨酸修飾的碳納米管復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810545851.2
• 申請日: 2018-05-25
• 公開（公告）號: CN108636363B
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 晏銘;宋彪;曾光明;龔繼來;譚婷院;張鵬;曹偉成;李娟;唐旺旺;馮浩鵬
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: B01J20/22
• 分類號: B01J20/22;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/30;C02F101/20
• 代理公司: 43008 湖南兆弘專利事務所(普通合伙)
• 代理人: 何文紅

本發明公開了一種谷氨酸修飾的碳納米管復合材料及其制備方法和應用，該復合材料包括碳納米管，碳納米管表面修飾有谷氨酸，其中復合材料中羧基的質量含量為2％～3％。其制備方法包括：對碳納米管進行氧化處理；制備活性碳納米管中間體；將活性碳納米管中間體和谷氨酸溶液混合進行反應制得谷氨酸修飾的碳納米管復合材料。本發明復合材料具有結構穩定、吸附能力強、生物兼容性好、實際應用價值高等優點，其制備方法具有工藝簡單、容易操作、反應條件溫和易控、成本低廉、耗能少、耗時短等優點。本發明復合材料能夠用于吸附水體中染料和重金屬，且吸附去除效果顯著，在治理受污染水體方面具有較高的應用價值，有著廣泛的應用前景。

技術領域

本發明屬于環境納米新功能材料技術領域，涉及一種谷氨酸修飾的碳納米管復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

隨著工農業的發展以及城市建設規模的擴大，大量的生活污水、工業廢水、工業廢渣、建筑垃圾、化肥農藥等被排入湖泊、河流濕地系統，造成濕地環境的嚴重污染問題。因此，急需采取適宜的處置措施對受到污染的濕地水體和底泥進行有效地治理，而研發對污染物具有高效吸附能力且低生態毒性風險的新型功能納米材料，這對濕地污染治理具有重要的價值和意義。

碳納米管材料作為典型的一維功能納米材料在環境保護和污染治理方面有著巨大的應用前景。碳納米管獨特的中空管體結構和巨大的比表面積使其對許多污染物具有良好的吸附性能，尤其是一些疏水性有機污染物(如：多環芳烴、多氯聯苯、有機氯農藥等)，而碳納米管材料的潛在環境風險和生態毒性是目前限制碳納米管在環境污染治理方面應用的主要瓶頸之一。另外，碳納米管對于重金屬的吸附能力不強，也限制了碳納米管在環境污染治理方面的廣泛使用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種結構穩定、吸附能力強、生物兼容性好、實際應用價值高的谷氨酸修飾的碳納米管復合材料及其制備方法和應用。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：

一種谷氨酸修飾的碳納米管復合材料，所述谷氨酸修飾的碳納米管復合材料包括碳納米管，所述碳納米管表面修飾有谷氨酸；所述谷氨酸修飾的碳納米管復合材料中羧基的質量含量為2％～3％。

作為一個總的技術構思，本發明還提供了一種上述的谷氨酸修飾的碳納米管復合材料的制備方法，包括以下步驟：

S1、對碳納米管進行氧化處理；

S2、采用1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺溶液對步驟S1中經氧化處理的碳納米管進行活化，加入N-羥基丁二酰亞胺溶液進行反應，得到活性碳納米管中間體；

S3、將步驟S2中的活性碳納米管中間體和谷氨酸溶液混合進行反應，得到谷氨酸修飾的碳納米管復合材料。

上述的制備方法，進一步改進的，所述步驟S2中，所述活化為將步驟S1中經氧化處理的碳納米管與1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺溶液混合，攪拌均勻；所述反應為在60℃～80℃下以轉速為120rpm～200rpm攪拌1h～2h。

上述的制備方法，進一步改進的，所述步驟S2中，所述經氧化處理的碳納米管、1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺溶液和N-羥基丁二酰亞胺溶液的質量體積比為0.5g～1g∶10mL∶10mL；所述1-(3-二甲基氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺溶液的濃度為0.05M～0.10M；所述N-羥基丁二酰亞胺溶液的濃度為0.05M～0.10M。

上述的制備方法，進一步改進的，所述步驟S3中，所述活性碳納米管中間體和谷氨酸溶液的體積比為1.2∶1；所述谷氨酸溶液的濃度為5g/L～10g/L。

上述的制備方法，進一步改進的，所述步驟S3中，所述反應為在60℃～80℃下以轉速為120rpm～200rpm攪拌4h～6h。