CN107489018A - 一种新型的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维及其制备方法，所述复合纤维包括：聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维，其中聚多巴胺覆盖在石墨烯的表面上；以及均匀分散在所述聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维的表面及体相中的金属和/或金属化合物纳米粒子。本发明所获得的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维因具有优异的机械强度与电导率，而且所负载的纳米材料种类易调、分布均匀，纤维本身柔韧性良好，预期将能够在柔性、便携式、可穿戴器件中展现广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于石墨烯纤维制备技术领域，具体地，涉及一种新型多功能的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维及其制备方法。
背景技术
石墨烯是一种由碳原子构成的二维单层蜂窝状的碳原子的新材料，具有目前世界上最薄的厚度、最坚硬的硬度，并且本身具有的优异电学性能、热学性能、超高的机械强度、大的比表面积、高度的柔顺性等，可望广泛应用于电池、超级电容器、传感器、驱动器等电子器件中，具有极其广泛的应用价值与应用前景，因此一经发现便引起人们的广泛研究兴趣。然而，要实现其进一的实际应用，在保留其性能的基础上对纳米尺度的石墨烯进行宏观尺度的组装是一个必须的步骤。在各种组装体中，石墨烯基纤维因其更优的机械强度与电导率，在柔性、便携式、可穿戴器件中展现了广泛的应用前景，引起人们的广泛关注与研究兴趣。
多巴胺作为贻贝黏附蛋白类似物，本身是哺乳动物神经系统中一种重要的神经递质，它可以在碱性水溶液中自身氧化聚合，生成相应聚合物(聚多巴胺)，聚多巴胺本身是黑色素主要成分，合成多巴胺及其聚合物具有良好的生物相容性。自Phillip B.Messersmith等受贻贝足丝蛋白启发首次合成了多功能聚多巴胺粘附性涂层(《科学》(Science，2007年5849期426页))来，聚多巴胺已经引起了科学家们广泛的研究兴趣。
本发明人尝试利用聚多巴胺对氧化石墨烯进行了原位包覆来改变石墨烯的性能，意外地获得了一种具有新型的多功能的聚多巴胺包裹氧化石墨烯复合纤维。在该纤维中，负载功能性纳米材料种类易调、分布均匀、且纤维本身柔韧性良好。
发明内容
为了改善石墨烯基纤维的柔韧性，同时保持其优异的机械强度与电导率，本申请的发明人进行了深入的研究工作，进而研究出了一种具有新型的多功能的聚多巴胺包裹氧化石墨烯复合纤维。为此，本发明提供如下几个方面：
<1>.一种聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，所述复合纤维包括：
聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维，其中聚多巴胺覆盖在石墨烯的表面上；以及
均匀分散在所述聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维的表面及体相中的金属和/或金属化合物纳米粒子。
<2>.根据<1>所述的聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，其中所述金属包括Au、Ag、Pd、Fe、Co和Mn中的至少一种。
<3>.根据前面任一项所述的聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，其中所述金属化合物纳米颗粒包括Fe2O3、Mn3O4、MnOOH和AgCl中的至少一种。
<4>.根据前面任一项所述的聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，其中所述金属或金属化合物纳米粒子表现为颗粒状或绒状结构的纳米材料。
<5>.根据前面任一项所述的聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，其中所述复合纤维是由聚多巴胺包覆氧化石墨烯作为组装单元组装所构建，并且组装单元紧密堆积、沿轴向排列，然后经水热反应或溶液相还原反应获得相应的负载金属或金属化合物纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
<6>.一种制备<1>-<5>中任一项所述的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的方法，其中所述方法包括：
第一步：将氧化石墨烯进行原位包覆，获得作为组装单元的聚多巴胺包覆氧化石墨烯；
第二步：以第一步所获得的聚多巴胺包覆氧化石墨烯的溶液为原料，采用湿法纺丝工艺制备宏观的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维；
第三步：将第二步所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维进一步通过调节凝固浴金属盐种类、水热反应条件来获得负载金属氧化物或氢氧化物的聚多巴胺基石墨烯复合纤维，或者将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维浸渍在硝酸银或氯金酸溶液内，便得到了相应负载银或金纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
<7>.根据<6>所述的方法，其中：
所述第一步是将浓度为0.5-2mg/ml的氧化石墨烯溶液与缓冲剂混合，搅拌溶解，滴入稀盐酸至溶液PH约为8-9，充分搅拌情况下添加0.2-3mg/ml的多巴胺盐酸盐，继续敞口反应3-24h，离心水洗至上层澄清，再次离心浓缩至浓度达到8mg/ml以上，获得了聚多巴胺包覆氧化石墨烯浓溶液；
所述第二步是将所获得的聚多巴胺包覆氧化石墨烯溶液注入到金属盐凝固浴中，30s-10min后取出，放在竖直放置的架子上晾干，便通过湿法纺丝获得了初步的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维；
所述第三步是将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维放入到0.05-2mol/L稀氨水中，120-240℃水热反应8-24h，冷却至室温后，将纤维水洗，在60-100℃烘干，便获得了相应负载金属氧化物或氢氧化物的聚多巴胺基石墨烯复合纤维，或者将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维浸泡在金、银或钯化合物的水溶液中获得均匀负载金、银或钯纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
<8>.根据<6>-<7>中任一项所述的方法，其中所述金属盐凝固浴是质量浓度为0.05-2％的铁盐、锰盐或钴盐溶液。
<9>.根据<6>-<8>中任一项所述的方法，其中所述金、银或钯化合物分别为氯金酸、硝酸银或氯化钯。
<10>.根据<6>-<9>中任一项所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲剂是三羟甲基氨基甲烷与盐酸的混合物，或者是硼酸、氯化钾与氢氧化钠的混合物。
本发明利用聚多巴胺对氧化石墨烯进行了原位包覆，制备了聚多巴胺包覆氧化石墨烯组装单元，并以其浓溶液为原料，首次采用湿法纺丝工艺制备了宏观聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维，利用聚多巴胺对金属离子良好的吸附作用、聚多巴胺本身优异的还原特性，所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维可以进一步通过调节凝固浴金属盐种类、水热反应条件来获得负载金属氧化物或氢氧化物的聚多巴胺基石墨烯复合纤维，此外将纤维浸渍在硝酸银、氯金酸或氯化钯溶液内，便得到了相应负载银、金或钯纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维，为进一步拓宽石墨烯基纤维应用前景提供了可能。本发明方法制备条件温和，方法简便，原料易得，制备出的聚多巴胺包裹氧化石墨烯复合纤维负载功能性纳米材料种类易调、分布均匀，纤维本身柔韧性良好，具有广泛的应用前景与实用价值。
附图说明
图1为本发明的氧化石墨烯的透射电子显微镜照片；
图2为本发明的氧化石墨烯的原子力电子显微镜照片；
图3为本发明的聚多巴胺包覆氧化石墨烯的原子力电子显微镜照片及颗粒厚度图；
图4为本发明的聚多巴胺包覆氧化石墨烯纤维的扫描电子显微镜照片；
图5为本发明的聚多巴胺包覆氧化石墨烯纤维的拉伸强度图片；
图6为本发明的负载Fe2O3纳米颗粒的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的扫描电子显微镜照片；
图7为本发明的负载Fe2O3纳米颗粒的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的粉末X射线衍射图片；
图8为本发明的负载绒状Mn3O4及MnOOH的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的扫描电子显微镜照片；
图9为本发明的负载绒状Mn3O4及MnOOH的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的粉末X射线衍射图片；
图10为本发明的负载Au纳米颗粒的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的扫描电子显微镜照片；
图11为本发明的负载Au纳米颗粒的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的粉末X射线衍射图片；
图12为本发明的负载Ag及AgCl纳米颗粒的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的扫描电子显微镜照片；
图13为本发明的负载Ag及AgCl纳米颗粒的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的粉末X射线衍射图片。
具体实施方式
本发明的第一方面是提供一种多功能的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维。所述复合纤维包括：聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维，其中聚多巴胺覆盖在石墨烯的表面上；以及均匀分散在所述聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维的表面及体相中的金属和/或金属化合物纳米粒子。
多巴胺作为贻贝黏附蛋白类似物，本身是哺乳动物神经系统中一种重要的神经递质，它可以在碱性水溶液中自身氧化聚合，生成相应聚合物(聚多巴胺)，聚多巴胺本身是黑色素主要成分，合成多巴胺盐酸盐及其聚合物具有良好的生物相容性。在本发明中，所使用的多巴胺盐酸盐是市售产品。例如，购买自sigma或百灵威公司。
在本发明中作为原料使用的氧化石墨烯也没有特别的限制，可以是已知文献介绍的，例如文献Nano Energy，2013，2，505或Adv.Mater.2013，25，188及所介绍的方法。
在本发明所使用的金属包括能够负载在石墨烯上的一般金属都可以，优选是Au、Ag、Fe、Co和Mn中的任一种。
在本发明中，均匀分散在所述聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维的表面及体相中的金属化合物纳米粒子可以是Fe2O3、Mn3O4、MnOOH和AgCl中的任一种。
因此，在一个实施方案中，所述均匀分散在所述聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维的表面及体相中的纳米粒子还可以是金属和金属化合物纳米颗粒的组合，例如，Ag及AgCl纳米颗粒。
本发明的第二方面是提供一种制备本发明的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的方法。所述方法包括：将氧化石墨烯进行了原位包覆，制备了聚多巴胺包覆氧化石墨烯组装单元；以聚多巴胺包覆氧化石墨烯的浓溶液为原料，采用湿法纺丝工艺制备宏观的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维；将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维进一步通过调节凝固浴金属盐种类、水热反应条件来获得负载金属氧化物或氢氧化物的聚多巴胺基石墨烯复合纤维，或者将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维浸渍在硝酸银或氯金酸溶液内，便得到了相应负载银或金纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
在本发明的一个具体实施方案中，提供了一种多功能的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的制备方法，具体包括以下操作步骤：
步骤S1：称取200ml浓度为0.5-2mg/ml的氧化石墨烯溶液放入500ml烧杯内，加入0.2-0.5g三羟甲基氨基甲烷，磁力搅拌至完全溶解，逐滴加入0.02-0.5mol/L的稀盐酸至溶液PH约为8-9，在充分搅拌的情况下，继续敞口反应3-24h，10000rpm转速离心水洗至上层澄清，进一步14000rpm转速离心浓缩，至浓度达到8mg/ml以上，便获得了聚多巴胺包覆氧化石墨烯浓溶液；
步骤S2：将获取的聚多巴胺包覆氧化石墨烯浓溶液注入相应金属盐凝固浴中，30s-10min后取出，放在竖直放置的架子上晾干，便通过湿法纺丝获得了初步的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维，所得纤维直径可调，且由注射针头直径、聚多巴胺包覆氧化石墨烯浓溶液浓度、纺丝牵引力大小所决定。所得纤维长度可控，且由纺丝浆液多少、时间长短决定，即可以连续纺线。因此，本发明所得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维具有广泛的应用前景与应用价值。
步骤S3：将获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维放入装有0.05-2mol/L稀氨水的反应釜中，120-240℃水热反应8-24h，自然冷却至室温，纤维水洗，60-100℃烘箱烘干，便获得了相应负载金属氧化物或氢氧化物的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
在上述步骤S2中的所述金属盐凝固浴可以是质量浓度为0.05-2％(质量分数)的铁盐、锰盐或钴盐等金属盐溶液，如无水氯化铁、乙酸锰。
在上述步骤S2中，所述架子的材质可以为铁质、木质、塑料中的任一种。
在上述步骤S3中，可以将步骤S2所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维浸泡在含10-13ml氯金酸水溶液(浓度2-8mg/ml)的离心管(带盖)中，在150-300rpm转速，40-60℃温度的摇床中反应6-15h，水洗干燥便得到了负载金纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
在上述步骤S3中，或者可以将步骤S2所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维，在0.01-1mol/L稀盐酸溶液浸泡2-10min，水洗干燥，然后将其浸泡在含10-13ml硝酸银水溶液(PVP质量分数1％、硝酸银0.05-0.3mol/L)的离心管(带盖)中，在150-300rpm转速，40-80℃温度的摇床中反应6-15h，水洗干燥便得到了负载银纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
在本发明所获得聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维除了保持石墨烯基纤维原有的优异的机械强度与电导率之外，还获得了优异的柔韧性。聚多巴胺包覆的石墨烯纤维骨架本身优异的柔韧性及良好的机械强度，为该复合材料进一步拓展在柔性电子器件，如微型柔性的超级电容器，传感器，探测器、电池、自支撑催化剂等领域的应用提供了可能，根据已知文献可知金属氧化物及氢氧化物如Fe2O3、Mn3O4及MnOOH本身具有优异的赝电容性，可以作为较好的超级电容器及电池活性材料，但是本身差的导电性影响了其最终超级电容器比容量的提高、降低了作为电池负极材料的循环稳定性及倍率性能，通过将其负载在导电的聚多巴胺包覆的石墨烯纤维骨架有利于其提高其比容量，有望应用于柔性线性超级电容器或电池中；此外贵金属纳米颗粒，广泛应用于催化及小分子检测(表面增强拉曼散射)中，而导电的聚多巴胺包覆的石墨烯纤维骨架的引入提高了贵金属纳米颗粒结构稳定性(聚多巴胺本身具有良好的吸附作用并且负载在纤维内部纳米颗粒由于碳包覆限域作用降低了催化降解或变性失活的可能性)，有望进一步应用于催化及小分子检测等领域，因此具有广泛的应用前景与应用价值。
实施例
以下结合实施例对本发明新型多功能的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的制备方法做具体的说明。
实施例1：
聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维制备：称取200ml浓度为2mg/ml的氧化石墨烯水溶液放入500ml烧杯内，加入0.4g三羟甲基氨基甲烷磁力搅拌至完全溶解，逐滴加入0.05mol/L的稀盐酸至溶液PH约为8.50，充分搅拌条件下添加1mg/ml的多巴胺盐酸盐，继续敞口反应12h，10000rpm转速离心水洗至上层澄清，进一步14000rpm转速离心浓缩，至浓度达到8mg/ml以上，便获得了聚多巴胺包覆氧化石墨烯浓溶液。将获取的聚多巴胺包覆氧化石墨烯浓溶液注入到含1g无水氯化铁的500ml凝固浴中(300ml水和200ml丙酮)，5分钟后取出，放在竖直放置的平行铁棒上自然晾干，便通过湿法纺丝获得了初步的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维。
负载金属氧化物或氢氧化物的聚多巴胺基石墨烯复合纤维：将获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维放入装有0.5mol/L稀氨水的反应釜中，120℃水热反应24h，自然冷却至室温，纤维取出水洗，60℃烘箱烘干，便获得了相应负载直径在20-180nm之间的Fe2O3纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
分别采用Zesiss Supra 40扫描电子显微镜(SEM)、JEOL-2010透射电子显微镜(TEM)、Veeco DI Nano-scope MultiMode V型原子力显微镜(AFM)、Philips X’Pert PROSUPER型粉末X射线衍射仪，Keithley 4200SCS型拉伸测试机对所得产物进行表征。
通过TEM、AFM照片可以知道，我们所采用的氧化石墨烯具有典型的氧化石墨烯厚度(1nm)，具有良好的分散性，而所获得的聚多巴胺包覆氧化石墨烯(GO@PDA)厚度明显增大(达到3.03nm)，进一步说明了聚多巴胺对氧化石墨烯良好的包覆性，进一步观察发现所获得的聚多巴胺包覆氧化石墨烯(GO@PDA)组装单元具有独特的结构，聚多巴胺包覆氧化石墨烯组装单元表面，表面分布众多的聚多巴胺小颗粒，显著的提高了组装单元的表面粗糙度，所获得的宏观聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维具有良好的柔韧性，进一步的扫描电镜可知由聚多巴胺包覆氧化石墨烯组装单元所构建的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维，组装单元紧密堆积、沿轴向(即，纤维的长度方向)排列，而通过拉伸测试可知纤维具有良好的机械强度(约220MPa)。将获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维水热反应获得的相应负载Fe2O3纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维进行扫描及粉末X射线衍射测试，可知获得的纳米颗粒为Fe2O3纳米颗粒，颗粒尺寸为100-300nm之间，所获得的Fe2O3纳米颗粒均匀负载在聚多巴胺基石墨烯复合纤维中，进一步证实了通过凝固浴直接引入的三价铁离子在整个纤维中具有良好的分散，较多的Fe2O3纳米颗粒进一步证实了聚多巴胺对三价铁离子良好的吸附作用(邻苯酚基团配位作用)。
实施例2：
本实施例与实施例1不同的是，将1g无水氯化铁改为了1.5g四水乙酸锰，0.5mol/L稀氨水改为0.3mol/L，相应水热温度及反应时间为240℃、18h。
通过扫描电子显微镜及粉末X射线衍射测试，可知所获得绒状纳米材料为Mn3O4及MnOOH纳米材料，Mn3O4及MnOOH纳米材料成绒状结构，直径在20-150nm之间，长度在0.8-1.3μm间，所获得的Mn3O4及MnOOH纳米材料均匀负载在聚多巴胺基石墨烯复合纤维中，进一步证实了通过凝固浴直接引入的二价锰离子在整个纤维中具有良好的分散，较多的Mn3O4及MnOOH纳米材料负载进一步证实了聚多巴胺对二价锰离子良好的吸附作用(邻苯酚基团配位作用)。
实施例3：
本实施例与实施例1不同的是，将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维浸泡在含12ml氯金酸水溶液(浓度5mg/ml)的离心管(带盖)中，在260rpm转速，40℃温度的摇床中反应12h，水洗干燥便得到了负载金纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
通过扫描电子显微镜及粉末X射线衍射测试，可知所获得纳米颗粒为Au纳米颗粒，纳米颗粒尺寸在300-800nm间，所得到的Au纳米颗粒均匀负载在聚多巴胺基石墨烯复合纤维中，进一步证实了聚多巴胺良好的还原性。
实施例4：
本实施例与实施例1不同的是，将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维浸泡在含12ml硝酸银水溶液(PVP质量分数1％、硝酸银0.2mol/L)的离心管(带盖)中，在200rpm转速，60℃温度的摇床中反应12h，水洗干燥便得到了负载银纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
通过扫描及粉末X射线衍射测试，可知所获得纳米颗粒为Ag及AgCl纳米颗粒，纳米颗粒尺寸在20-180nm间，所获得的Ag及AgCl纳米颗粒均匀负载在聚多巴胺基石墨烯复合纤维中，进一步证实了聚多巴胺良好的还原性。
工业可适用性
本发明所制备的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维因其具有优异的机械强度与电导率，而且所负载的纳米材料种类易调、分布均匀，纤维本身柔韧性良好，因此具有广泛的应用前景与实用价值。例如，本申请人预测应当能够在柔性、便携式、可穿戴器件中展现广泛的应用前景。
Claims (10)
1.一种聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，所述复合纤维包括：
聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维，其中聚多巴胺覆盖在石墨烯的表面上；以及
均匀分散在所述聚多巴胺包裹的石墨烯基纤维的表面及体相中的金属和/或金属化合物纳米粒子。
2.根据权利要求1所述的聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，其中所述金属包括Au、Ag、Pd、Fe、Co和Mn中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，其中所述金属化合物纳米颗粒包括Fe2O3、Mn3O4、MnOOH和AgCl中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，其中所述金属或金属化合物纳米粒子表现为颗粒状或绒状结构的纳米材料。
5.根据权利要求1所述的聚多巴胺包覆的石墨烯复合纤维，其中所述复合纤维是由聚多巴胺包覆氧化石墨烯作为组装单元组装所构建，并且组装单元紧密堆积、沿轴向排列，然后经水热反应或溶液相还原反应获得相应的负载金属或金属化合物纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
6.一种制备权利要求1-5中任一项所述的聚多巴胺包覆石墨烯复合纤维的方法，其中所述方法包括：
第一步：将氧化石墨烯进行原位包覆，获得作为组装单元的聚多巴胺包覆氧化石墨烯；
第二步：以第一步所获得的聚多巴胺包覆氧化石墨烯的溶液为原料，采用湿法纺丝工艺制备宏观的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维；
第三步：将第二步所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维进一步通过调节凝固浴金属盐种类、水热反应条件来获得负载金属氧化物或氢氧化物的聚多巴胺基石墨烯复合纤维，或者将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维浸渍在硝酸银或氯金酸溶液内，便得到了相应负载银或金纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
7.根据权利要求6所述的方法，其中：
所述第一步是将浓度为0.5-2mg/ml的氧化石墨烯溶液与缓冲剂混合，搅拌溶解，滴入稀盐酸至溶液PH约为8-9，充分搅拌情况下添加0.2-3mg/ml的多巴胺盐酸盐，继续敞口反应3-24h，离心水洗至上层澄清，再次离心浓缩至浓度达到8mg/ml以上，获得了聚多巴胺包覆氧化石墨烯浓溶液；
所述第二步是将所获得的聚多巴胺包覆氧化石墨烯溶液注入到金属盐凝固浴中，30s-10min后取出，放在竖直放置的架子上晾干，便通过湿法纺丝获得了初步的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维；
所述第三步是将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维放入到0.05-2mol/L稀氨水中，120-240℃水热反应8-24h，冷却至室温后，将纤维水洗，在60-100℃烘干，便获得了相应负载金属氧化物或氢氧化物的聚多巴胺基石墨烯复合纤维，或者将所获得的聚多巴胺包裹氧化石墨烯基纤维浸泡在金、银或钯化合物的水溶液中获得均匀负载金、银或钯纳米颗粒的聚多巴胺基石墨烯复合纤维。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述金属盐凝固浴是质量浓度为0.05-2％的铁盐、锰盐或钴盐溶液。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述金、银或钯化合物分别为氯金酸、硝酸银或氯化钯。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述缓冲剂是三羟甲基氨基甲烷与盐酸的混合物，或者是硼酸、氯化钾与氢氧化钠的混合物。
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