[發明專利]一種石墨烯金屬離子吸附劑的制備方法

在審

• 申請號: 201811337328.7
• 申請日: 2018-11-12
• 公開（公告）號: CN109692669A
• 公開（公告）日: 2019-04-30
• 發明（設計）人: 沈嘉煒;奚鳳娜;劉吉洋
• 申請（專利權）人: 蘇州納光材料科技有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;B01J20/30;C02F1/28;C02F101/20
• 代理公司: 蘇州國卓知識產權代理有限公司 32331
• 代理人: 董慧婷

本發明屬于功能材料技術領域，尤其涉及一種石墨烯金屬離子吸附劑的制備方法。本發明公開的一種石墨烯金屬離子吸附劑的制備方法，包括以下步驟：（1）將石墨烯加入到多巴胺溶液中，制得聚多巴胺修飾石墨烯；（2）將聚多巴胺修飾石墨烯加入到3?巰基丙酸溶液中，經分離洗滌后制得石墨烯金屬離子吸附劑。本發明制備方法制得的石墨烯金屬離子吸附材料制備方法簡單，水分散性好，可快速、高容量吸附金屬離子，因此在金屬離子去除和檢測中具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明屬于功能材料技術領域，尤其涉及一種石墨烯金屬離子吸附劑的制備方法。

背景技術

石墨烯是一種由單層碳原子組成的新型二維碳納米材料。由于石墨烯具備比表面積高，導電性能強、機械性能高、熱導率高等特點已在納米電子學、能量儲存與轉換、化學和生物傳感器、復合材料和生物科技等領域呈現出應用價值，受到科學家的廣泛關注。同時，石墨烯具備高比表面積、化學穩定性好等特征，這使得石墨烯材料有望成為處理水污染中極好的吸附材料。然而，石墨烯本身的憎水性和易聚集性限制了其在水處理中的應用，因此發展親水性、生物相容性的復合材料，是新型石墨烯吸附材料的研究方向。

多巴胺(DA)可以在堿性有氧條件下自聚形成聚多巴胺(pDA)，pDA表面含有極易被氧化的鄰苯二酚基團，不僅可以有效增強石墨烯的親水性能，且其結構中的鄰苯二酚基團可以通過Schiff堿反應或Michael加成反應與-NH2和-SH基團發生二次反應，生成具有良好生物相容性和易于衍生化的復合材料。三巰基丙酸由于含-SH可以與pDA發生二次反應并引入金屬配位基團-COOH，進而實現對金屬離子的吸附。因此，將石墨烯與pDA復合并衍生化得到的復合材料有望成為優質的吸附劑。

發明內容

為了克服背景技術中存在的缺陷，本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種石墨烯金屬離子吸附劑的制備方法，其特征在于其步驟為：

（1）、將石墨烯加入到多巴胺溶液中，制得聚多巴胺修飾石墨烯；

（2）、將聚多巴胺修飾石墨烯加入到3-巰基丙酸溶液中，經分離洗滌后制得石墨烯金屬離子吸附劑。

優選的所述多巴胺溶液濃度為0.1～5mg/mL。

優選的所述多巴胺溶液由多巴胺溶于0.02～0.2mol/L的磷酸緩沖液制得，磷酸緩沖液的pH>7.5。

優選的所述石墨烯與多巴胺溶液的作用時間為0.5～2h。

弱堿性條件下，多巴胺聚和生成聚多巴胺(pDA)的具體反應方程如下：

所述聚多巴胺(pDA)與石墨烯通過π-π作用直接復合制備得到聚多巴胺修飾石墨烯。

優選的所述3-巰基丙酸的濃度為5~25 mmol/L。

優選的所述3-巰基丙酸與多巴胺修飾石墨烯的反應介質為pH>8.0的堿性介質。

優選的所述3-巰基丙酸與多巴胺修飾石墨烯的反應時間為1-12h。

所述聚多巴胺(pDA)可與含有巰基(-SH)的分子發生Schiff堿反應或Michael加成反應。3-巰基丙酸通過巰基(-SH)與所述聚多巴胺(pDA)發生二次反應。由于3-巰基丙酸具有顯著的金屬離子配位能力，因此制備得到的石墨烯材料可以吸附金屬離子，為金屬離子吸附劑。

本發明基于具有高比表面積的石墨烯材料，以聚多巴胺作為連接劑，通過π-π作用與石墨烯復合，增強了石墨烯的親水性能，并進一步引入了3-巰基丙酸制得金屬離子吸附材料。所述石墨烯金屬離子吸附劑，比表面積高，水分散性好，金屬離子吸附性能高，在金屬離子去除、檢測等領域具有潛在應用，可用于吸附重金屬離子。

相對于現有技術，本發明的有益效果為：