CN107324321A - 负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法。本方法主要包括以下步骤：纸基生长基底的制备‑生长基底的预处理‑还原溶液的配置‑氧化石墨烯的还原‑洗涤­‑原位生成金花。合成方法简单环保，合成的材料导电性好，生物相容性高，作为基底可适用于多种生物传感器。

Description

负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法
技术领域
本发明涉及一种负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法，属于无机碳材料的制备领域。
背景技术
碳基材料由于其具有高电子迁移率和大导热系数已被广泛研究应用。还原氧化石墨烯分子结构内含有羟基和羧基等基团，易被修饰和功能化，离域π键和大的比表面积有利于分子的吸附。但是传统方法合成的石墨烯材料面临着易团聚的问题，团聚会降低材料的导电性和有效利用面积。
还原氧化石墨烯的合成方法包括冷冻干燥，水热还原，电化学还原和化学沉积等方法。我们采取的是水热还原法，水热还原法具有简单、低耗和绿色环保等特点。在合成过程中我们选取价格低廉，柔韧性好的纸作为基底，纸的多孔性和表面官能团为三维褶皱状的还原氧化石墨烯合成提供了条件。为了进一步提高石墨烯的导电性和生物相容性，在纸基三维还原氧化石墨烯的褶皱上原位生长金花。
发明内容
基于石墨烯材料的优点和目前存在的一些问题，本发明提出了一种利用水热法在纸上合成三维褶皱状的还原氧化石墨烯，为提高材料的导电性和生物相容性通过原位生长的方法在还原氧化石墨烯上生长金花。
该负载金花的三维还原氧化石墨烯的合成方法具有简单环保等优点，具体操作过程如下：
（1）在计算机上通过绘图软件设计纸基生长基底图案；
（2） 生长基底的预处理：将氧化石墨烯水溶液滴加到生长基底的亲水区域，干燥，重复3- 6次；
（3）还原溶液的配置：量取 10.0 -15.0 mL 二次水，40 - 60 μL 80%的水合肼，30 -50 μL 28%的氨水于烧杯中，搅拌5 min后放入高压釜；
（4）氧化石墨烯的还原：将步骤（2）中已经预处理过的生长基底放入步骤（3）中的高压釜后,在80 -110 oC烘箱中放置1-3 h；
(5）将反应后的还原氧化石墨烯从高压釜中取出，用超纯水清洗三次后真空冷冻干燥8-12 h；
(6) 将金纳米种子滴加到步骤（5）中生成的还原氧化石墨烯上并进行还原生成金花。
本发明所述的纸芯片：设计如附图1所示的纸芯片疏水蜡打印图案，亲水区为直径为16 mm圆形区域，将设计好的打印图案通过蜡打印机打印在已裁剪为A4大小的2号色谱纸上，将带有蜡图案的A4色谱纸通过电热器加热到120 ºC，100 S后，蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成一个被疏水墙包围的亲水区域。
本发明所述的生长基底的预处理：准备浓度为 0. 5 mg/mL的氧化石墨烯水溶液，通过旋涂的方法将氧化石墨烯负载到纸的亲水区域，转速为800 r/min，时间为50 s，放入50 ºC 烘箱干燥30 min, 重复上述过程3次。
本发明所述的还原溶液的配制：配置还原溶液时量取10-15 mL 0.5 mg/mL的二次水，40-60 μL 80%的水合肼，30-50 μL 28%的氨水于烧杯中，搅拌5 min后放入高压釜；
本发明所述的氧化石墨烯的还原：在步骤（4）中还原氧化石墨烯时将步骤（2）中已经预处理过的生长基底放入步骤（3）中的高压釜后，在80-110 oC烘箱中放置1-3 h；
本发明所述的还原氧化石墨烯的处理：在步骤（5）中将反应后的还原氧化石墨烯从高压釜中取出，用超纯水清洗三次后真空冷冻干燥8-12 h。
本发明所述的金花的合成：量取100 mL二次水置于单口烧瓶中，加热到95℃，随后加入1 mL 1wt% 氯金酸溶液，反应1min后，加入3.5 mL 1wt% 柠檬酸钠溶液，继续搅拌12-18 min至溶液变为酒红色，制备金纳米种子；称取0.0139 g盐酸羟胺溶于1 mL水后放置于4ºC下待用；量取667 μL 1wt% 氯金酸溶液放置于4 ºC下待用；量取100 μL合成的金纳米种子滴于亲水区域，自然干燥，重复5次，二次水洗净后将配置好的盐酸羟胺和氯金酸溶液迅速混合，随后将混合后的溶液加到滴有金纳米种子的亲水工作区域，反应10 min后二次水清洗，备用。
本发明的有益效果：
（1）水热合成和原位生长的方法相结合，制备过程简单环保；
（2）三维还原氧化石墨烯的形成避免了传统材料面临的团聚现象；
（3）负载金花的三维还原氧化石墨烯具有良好的导电性和生物相容性。
附图说明
附图1：纸芯片的尺寸和形状。
附图2：负载金花的三维还原氧化石墨烯的扫描电镜图。
具体实施方式
实施例1：负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备，其特征是包括以下步骤：
（1）纸基生长基底的制备：在计算机上设计如附图1所示的纸芯片疏水蜡打印图案，将设计好的打印图案通过蜡打印机打印在已裁剪为A4大小的2号色谱纸上，将带有蜡图案的A4色谱纸通过电热器加热到120 ºC，100 s后，蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成一个被疏水墙包围的圆形亲水区域；
（2）生长基底的预处理：准备浓度为 0. 5 mg/mL的氧化石墨烯水溶液，通过旋涂的方法将氧化石墨烯负载到纸的亲水区域，转速为800 r/min，时间为50 s，放入50 ºC 烘箱干燥30 min, 重复上述过程3次；
（3）还原溶液的配置：量取10 mL二次水溶液，50 μL 80%的水合肼，30 μL 28%的氨水于烧杯中，搅拌5 min后放入高压釜；
（4）氧化石墨烯的还原：将步骤（2）中已经预处理过的生长基底放入步骤（3）中的高压釜后，在90 oC烘箱中放置90 min；
（5）将反应后的还原氧化石墨烯从高压釜中取出，用超纯水清洗三次后真空冷冻干燥10 h；
（6）将金纳米种子滴加到步骤（5）中生成的还原氧化石墨烯上并进行还原生成金花如附图2所示，具体操作步骤：量取100 mL二次水置于单口烧瓶中，加热到95 ℃，随后加入1mL 1wt% 氯金酸溶液，反应1min后，加入3.5 mL 1wt% 柠檬酸钠溶液，继续搅拌15 min至溶液变为酒红色，制备金纳米种子；称取0.0139 g盐酸羟胺溶于1 mL水后放置于4 ºC下待用；量取667 μL 1wt% 氯金酸溶液放置于4 ºC下待用；量取100 μL合成的金纳米种子滴于亲水区域，自然干燥，重复5次，二次水洗净后将配置好的盐酸羟胺和氯金酸溶液迅速混合，随后移取100 μL混合后的溶液加到滴有金纳米种子的亲水区域，反应10 min后二次水清洗。

Claims (7)

1.负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法，其特征是包括以下步骤：
1.1在计算机上通过绘图软件设计纸基生长基底图案；
1.2生长基底的预处理：将氧化石墨烯水溶液滴加到生长基底的亲水区域，干燥，重复3- 6次；
1.3还原溶液的配制：量取 10.0-15.0 mL 二次水，40 - 60 μL 80%的水合肼，30-50 μL 28%的氨水于烧杯中，搅拌5 min后放入高压釜；
1.4氧化石墨烯的还原：将步骤1.2中已经预处理过的生长基底放入步骤1.3中的高压釜后,在80 -110 oC烘箱中放置1-3 h；
1.5将反应后的还原氧化石墨烯从高压釜中取出，用超纯水清洗三次后真空冷冻干燥8-12 h。
1.6 将金纳米种子滴加到步骤1.5中生成的还原氧化石墨烯上并进行还原生成金花。
2.根据权利要求 1 所述的负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法，其特征是：在计算机上通过Adobe illustrator设计纸芯片疏水蜡打印图案，将设计好的图案通过蜡打印机打印在已裁剪为A4大小的2号色谱纸上，亲水区为直径为16 mm圆形区域，将带有蜡打印图案的A4色谱纸通过电热器加热到120 ºC，90 -120 s后，蜡融化并浸透整个纸的厚度，形成一个被疏水墙包围的圆形亲水区域。
3.根据权利要求 1 所述的负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法，其特征是：步骤1.2生长基底的预处理：准备浓度为 0. 5 mg/mL的氧化石墨烯水溶液，通过旋涂的方法将氧化石墨烯负载到纸的亲水区域，转速为800 r/min，时间为50 s，放入50 ºC 烘箱干燥30 min, 重复上述过程3次。
4.根据权利要求 1 所述的负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法，其特征是：在步骤1.3中配制还原溶液时量取10-15 mL二次水溶液，40-60 μL 80%的水合肼，30-50 μL28%的氨水于烧杯中，搅拌5 min后放入高压釜。
5.根据权利要求 1 所述的负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法，其特征是：在步骤1.4中还原氧化石墨烯时将步骤1.2中已经预处理过的生长基底放入步骤1.3中的高压釜后，在80-110 oC烘箱中放置1-3 h。
6.根据权利要求 1 所述的负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法，其特征是：在步骤1.5中将反应后的负载有还原氧化石墨烯的生长基底从高压釜中取出，用超纯水清洗三次后真空冷冻干燥8-12 h。
7.根据权利要求 1 所述的负载金花的三维还原氧化石墨烯的制备方法，其特征是：在步骤1.7中所述的金花的合成：量取100 mL二次水置于单口烧瓶中，加热到95 ℃，随后加入1 mL 1wt% 氯金酸溶液，反应1min后，加入3.5 mL 1wt% 柠檬酸钠溶液，继续搅拌12-18min至溶液变为酒红色，制备金纳米种子；称取0.0139 g盐酸羟胺溶于1 mL水后放置于4 ºC下待用；量取667 μL 1wt% 氯金酸溶液放置于4 ºC下待用；量取100 μL合成的金纳米种子滴于亲水区域，自然干燥，重复5次，二次水洗净后将配置好的盐酸羟胺和氯金酸溶液迅速混合，随后将混合后的溶液加到滴有金纳米种子的亲水工作区域，反应10 min后二次水清洗。
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