CN104255792A - 一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法。将一定量的氧化石墨烯、多酚类化合物加入到去离子水中，超声分散得到均匀混合溶液，之后加热到80～100℃反应4～20h，冷却后即得到多酚类修饰石墨烯水凝胶。然后将得到的多酚类修饰石墨烯水凝胶浸泡在一定浓度的硝酸银水溶液中，待反应完全后即得到抗菌水凝胶。本发明反应条件温和，省略了现有技术中常用的有毒有害的还原剂和有机溶剂，绿色环保。而且工艺简单，原料廉价易得，适合大规模工业化生产。该抗菌水凝胶兼具三维石墨烯、多酚类化合物、银纳米粒子的优点，比表面积大、导电率高、抗菌效果优良、生物相容性好，可用于抗菌、传感、表面增强拉曼散射、生物标记等领域。

Description

一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法

技术领域：

本发明涉及石墨烯复合材料的制备领域，特别涉及一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法。

背景技术：

石墨烯作为一种新型的二维单原子片层碳纳米材料，具有极高的比表面积以及优异的力学、光学、热学以及电学性能，受到了研究者的广泛关注。但是石墨烯的实际比表面积远远低于预期的理论值，这是由于二维石墨烯片层之间存在强的π-π相互作用，促使石墨烯的制备和使用过程中极易发生石墨烯纳米片的堆叠，造成性能下降。相比之下，三维石墨烯材料(水凝胶、气凝胶)由于具有大量微米级及纳米级的空洞的存在在石墨烯纳米片间形成有效间隔，因而具有高的比表面积和孔隙率，同时还具有密度低，机械强度高，化学稳定性好，在超电容、储存材料、二次电池、传感器、新型催化和吸附等领域具有重要的潜在应用价值。

银纳米粒子抗菌材料属于无机类抗菌剂，具有安全持久、性能稳定、微量高效、抗菌种类广等诸多优点。将纳米银和三维石墨烯复合在一起不仅能结合出银纳米粒子和石墨烯的优异性能，还可能表现出由薄层碳原子平面和银纳米粒子的协同效应而产生的一些新性质，在抗菌、传感、表面增强拉曼散射、生物标记等领域具有巨大的潜力。

多酚类化合物是植物中一类化学物质的统称，因具有多个酚基团而得名。主要富含于五桔子、塔拉果荚、金缕梅树等植物中，价廉、可再生且来源丰富。多酚类化合物结构上含有大量的酚羟基基团，这赋予了其具有特殊的药理、生理功能及独特的化学特性。一方面，其具有良好的还原性，不仅可以将氧化石墨烯还原为石墨烯，还可以有效的原位还原硝酸银。另一方面，其具有良好的分散性，可以作为基材用来分散易堆叠的二维石墨烯以及易团聚的银纳米粒子，使体系均匀分布，分散性好。

现有制备载银石墨烯抗菌水凝胶的技术中，无论是三维石墨烯的合成还是将金属离子还原为银纳米粒子，都需要用到水合肼、硼氢化钠之类的还原剂，这些还原剂毒性都比较大，不符合绿色环保的理念。而且还需要额外加入表面修饰剂或者稳定剂来防止纳米银的聚集，而且往往采取水热法，反应温度比较高。因此，迫切需要一种能够制备载银石墨烯抗菌水凝胶的简单方法。

发明内容：

本发明提供了一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法，该方法工艺简单，反应条件较温和，并且省略了现有技术中常用的有毒有害的还原剂，原料易得，成本低廉，适合低成本、大规模工业化生产。

一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)均匀混合溶液的制备：将一定量的氧化石墨烯、多酚类化合物加入到去离子水中，超声分散得到均匀混合溶液。

(2)复合水凝胶的合成：加热到80～100℃之间反应4～20h，冷却后即得到多酚类修饰石墨烯水凝胶。

(3)载银石墨烯抗菌水凝胶的制备：将得到的多酚类修饰石墨烯水凝胶浸泡在一定浓度的硝酸银水溶液中反应一段时间，反应完全后即得到抗菌水凝胶。

步骤(1)中氧化石墨烯的浓度为0.5～3mg/ml，多酚类化合物的浓度为0.2～1mg/ml。

步骤(1)中超声分散形成均匀混合溶液中，超声功率为200～400W，超声时间为30min～60min。

步骤(3)中硝酸银水溶液的浓度为0.01～0.5mg/ml。

步骤(3)中多酚类化合物修饰石墨烯水凝胶浸泡在硝酸银水溶液中的时间为4～16h。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

(1)生物质多酚类化合物同时作为石墨烯和纳米银的还原剂，省略了现有技术中常用的有毒有害还原剂，符合绿色环保的理念。

(2)除了充当还原剂，多酚类化合物还能充当纳米银的稳定剂，防止其聚集。另外多酚类化合物充当了三维石墨烯和纳米银之间的桥梁，使原位还原得到的银纳米粒子能够牢固的固定在石墨烯表面，有效地防止了银纳米粒子的渗露。

(3)本发明反应条件温和，工艺简单，便于操作，原料成本低廉易得，适合大规模生产。

(4)所得多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶兼具三维石墨烯、多酚类化合物、银纳米粒子的优点，比表面积大、导电率高、抗菌效果优良、生物相容性好、易于衍生化，可用于抗菌、传感、表面增强拉曼散射、生物标记等领域。

附图说明：

图1为实施例1制备的没食子酸修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的宏观照片。

图2为实施例2制备的单宁酸修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶以及例3制备的茶多酚修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的抗菌效果图。

具体实施方式：

以下所列实施例和应用例是为更具体的说明本发明，但本发明并不仅局限于该处所列实施例和应用例。

实施例1：

将45mg氧化石墨烯、15mg没食子酸加入到30mL去离子水中，在200W功率下超声分散1h得到均匀的混合溶液。将上述均匀混合溶液在90℃的条件下反应8h。反应结束后取出没食子酸修饰的三维石墨烯水凝胶，将其放入到4mg的硝酸银水溶液中浸泡10h，取出即得到没食子酸修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶。

实施例2：

将50mg氧化石墨烯、40mg单宁酸加入到50mL去离子水中，在200W功率下超声分散0.5h得到均匀的混合溶液。将上述均匀混合溶液在85℃的条件下反应12h。反应结束后取出单宁酸修饰的三维石墨烯水凝胶，将其放入到5mg的硝酸银水溶液中浸泡6h，取出即得到单宁酸修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶。

实施例3：

称取30mg氧化石墨烯、9mg茶多酚加入到30mL去离子水中，在400W功率下超声分散1h得到均匀的混合溶液。将上述均匀混合溶液在95℃的条件下反应10h。反应结束后取出茶多酚修饰的三维石墨烯水凝胶，将其放入到2.25mg的硝酸银水溶液中浸泡8h，取出即得到茶多酚修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶。

Claims (6)

1.一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，抗菌水凝胶由氧化石墨烯、多酚类化合物、硝酸银水溶液三种原料制备而成，其中多酚类化合物起到修饰还原氧化石墨烯和还原硝酸银的作用。具体步骤如下：将一定量的氧化石墨烯、多酚类化合物加入到去离子水中，超声分散得到均匀混合溶液，之后加热到80～100℃之间反应4～20h，冷却后即得到多酚类修饰石墨烯水凝胶。然后将得到的多酚类修饰石墨烯水凝胶浸泡在一定浓度的硝酸银水溶液中反应一段时间，反应完全后即得到抗菌水凝胶。

2.根据权利要求1所述的一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于多酚类化合物为没食子酸、没食子酸甲酯、没食子酸乙酯、没食子酸丙酯、茶多酚、苹果多酚、葡萄多酚、可可多酚中的一种或者多种。

3.根据权利要求1所述的一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于超声分散得到的均匀混合溶液中氧化石墨烯的浓度为0.5～3mg/ml，多酚类化合物的浓度为0.2～1mg/ml。

4.根据权利要求1所述的一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于硝酸银水溶液的浓度为0.01～0.5mg/ml。

5.根据权利要求1所述的一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于超声分散得到均匀混合溶液中，超声功率为200～400W，超声时间为30min～60min。

6.根据权利要求1所述的一种多酚类化合物修饰还原载银石墨烯抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于多酚类化合物修饰还原载银石墨烯浸泡在硝酸银水溶液中的时间为4～16h。