CN109317109A - 一种改性碳纳米管-壳聚糖复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改性碳纳米管‑壳聚糖复合材料，还公开了该复合材料的制备方法，包括：(1)制备改性碳纳米管：将一定量的碳纳米管加入pH为3.98～5.80的K2HPO4‑KH2PO4缓冲溶液中，在60～80℃条件下磁力搅拌1～2h，再加入一定量的多巴胺，在氮气气氛下于20～30℃水浴条件下磁力搅拌24～36h，获得多巴胺改性碳纳米管溶液；(2)向上述多巴胺改性碳纳米管溶液中加入壳聚糖‑戊二醛溶液，于20～30℃水浴条件下磁力搅拌反应12～24h，抽滤，洗涤，干燥，获得多巴胺改性碳纳米管‑壳聚糖复合材料。本发明通过多巴胺改性碳纳米管，使得本发明制得的复合材料具有良好的吸附性能。

Description

一种改性碳纳米管-壳聚糖复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，特别是涉及一种改性碳纳米管-壳聚糖复合材料及其制备方法。
背景技术
碳纳米管是一种新型纳米材料，具有良好的力学性能，其宏观体具有发达的中、大孔和高的比表面积，是一种理想的中、大分子吸附材料。碳纳米管表面易于修饰，经修饰其表面可以带各种基团，通过碳纳米管表面特异性的调控，使得对吸附对象的选择性吸附成为可能。
壳聚糖是一种天然、无毒、可生物降解的高分子材料，具有良好的生物相容性和可降解性，广泛应用于食品保鲜、组织修复、药物缓释和生物诊断检测材料等领域。壳聚糖分子中含有大量的氨基和羟基，骨架链间可形成氢键，与多种离子(特别是过渡金属离子)、有机物、生物分子之间可发生离子交换、螯合、吸附等作用，常用作分离富集的吸附材料，但常规壳聚糖微球一般粒径较大，内传质速率较慢，因此在分离富集中会出现吸附平衡时间长、吸附容量有限等问题。
为此，有必要针对上述问题，提出一种改性碳纳米管-壳聚糖复合材料及其制备方法，其能够解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性碳纳米管-壳聚糖复合材料及其制备方法，以克服现有技术中的不足。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种改性碳纳米管-壳聚糖复合材料的制备方法，包括：
(1)制备改性碳纳米管：将一定量的碳纳米管加入pH为3.98～5.80的K2HPO4-KH2PO4缓冲溶液中，在60～80℃条件下磁力搅拌1～2h，再加入一定量的多巴胺，在氮气气氛下于20～30℃水浴条件下磁力搅拌24～36h，获得多巴胺改性碳纳米管溶液；
(2)向上述多巴胺改性碳纳米管溶液中加入壳聚糖-戊二醛溶液，于20～30℃水浴条件下磁力搅拌反应12～24h，抽滤，洗涤，干燥，获得多巴胺改性碳纳米管-壳聚糖复合材料。
优选的，步骤(1)中，所述碳纳米管为羧化的碳纳米管，所述羧化的碳纳米管的制备方法包括：将碳纳米管加入体积比为1:3的浓硝酸和浓硫酸的混合酸中，超声20～30min后静置，水浴加热至110～120℃，磁力搅拌20～30min，冷却，获得混合溶液；将冷却后的混合液加入蒸馏水稀释，离心分离，去掉上层酸液，抽滤，洗涤，干燥，研磨，获得羧化的碳纳米管。
优选的，步骤(2)中，所述壳聚糖-戊二醛溶液的制备方法包括：1)将壳聚糖加入乙酸溶液中，搅拌均匀，获得壳聚糖溶液；2)将壳聚糖溶液与戊二醛溶液混合，搅拌反应12～36h，获得壳聚糖-戊二醛溶液。
优选的，步骤(2)中，所述碳纳米管和壳聚糖-戊二醛溶液的质量比为1:1～10。
优选的，步骤(1)中，所述碳纳米管与所述多巴胺的质量比为1:1～2。
本发明的技术方案还提供一种根据上述的制备方法得到的改性碳纳米管-壳聚糖复合材料。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明通过多巴胺改性碳纳米管，使得本发明制得的复合材料具有良好的吸附性能。
具体实施方式
本发明通过下列实施例作进一步说明：根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的具体的物料比、工艺条件及其结果仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权利要求书中所详细描述的本发明。
本发明公开一种改性碳纳米管-壳聚糖复合材料的制备方法，包括：
(1)制备改性碳纳米管：将一定量的碳纳米管加入pH为3.98～5.80的K2HPO4-KH2PO4缓冲溶液中，在60～80℃条件下磁力搅拌1～2h，再加入一定量的多巴胺，在氮气气氛下于20～30℃水浴条件下磁力搅拌24～36h，获得多巴胺改性碳纳米管溶液；
(2)向上述多巴胺改性碳纳米管溶液中加入壳聚糖-戊二醛溶液，于20～30℃水浴条件下磁力搅拌反应12～24h，抽滤，洗涤，干燥，获得多巴胺改性碳纳米管-壳聚糖复合材料。
上述步骤(1)中，所述碳纳米管为羧化的碳纳米管，所述羧化的碳纳米管的制备方法包括：将碳纳米管加入体积比为1:3的浓硝酸和浓硫酸的混合酸中，超声20～30min后静置，水浴加热至110～120℃，磁力搅拌20～30min，冷却，获得混合溶液；将冷却后的混合液加入蒸馏水稀释，离心分离，去掉上层酸液，抽滤，洗涤，干燥，研磨，获得羧化的碳纳米管。
其中，所述碳纳米管与所述多巴胺的质量比为1:1～2，优选的，所述碳纳米管与所述多巴胺的质量比为1:1。
上述步骤(2)中，所述壳聚糖-戊二醛溶液的制备方法包括：1)将壳聚糖加入乙酸溶液中，搅拌均匀，获得壳聚糖溶液；2)将壳聚糖溶液与戊二醛溶液混合，搅拌反应12～36h，获得壳聚糖-戊二醛溶液。
其中，所述碳纳米管和壳聚糖-戊二醛溶液的质量比为1:1～10，优选的，所述碳纳米管和壳聚糖-戊二醛溶液的质量比为1:5。
实施例
1、壳聚糖-戊二醛溶液的制备
所述壳聚糖-戊二醛溶液的制备方法包括：1)将质量百分比浓度为2.5％的壳聚糖加入乙酸溶液中，搅拌均匀，获得壳聚糖溶液；2)将壳聚糖溶液与质量百分比浓度为25％的戊二醛溶液混合，搅拌反应24h，获得壳聚糖-戊二醛溶液，其中，壳聚糖溶液与戊二醛溶液的体积比为3:1。
2、改性碳纳米管-壳聚糖复合材料的制备
(1)制备改性碳纳米管：将1份量的碳纳米管加入pH为4.98的K2HPO4-KH2PO4缓冲溶液中，在60℃条件下磁力搅拌2h，再加入1份量的多巴胺，在氮气气氛下于25℃水浴条件下磁力搅拌24h，获得多巴胺改性碳纳米管溶液；
(2)向1份量的多巴胺改性碳纳米管溶液中加入5份量上述方法制得的壳聚糖-戊二醛溶液，于20℃水浴条件下磁力搅拌反应16h，抽滤，洗涤，干燥，获得多巴胺改性碳纳米管-壳聚糖复合材料。
本发明的技术方案还提供一种根据上述的制备方法得到的改性碳纳米管-壳聚糖复合材料。本发明中，通过多巴胺改性碳纳米管，增加了碳纳米管表面活性基团数量，同时由于壳聚糖与碳纳米管的协同效应，使得本发明制得的复合材料具有良好的吸附性能，因此，本发明中的改性碳纳米管-壳聚糖复合材料在防污涂料应用方面具有广阔的前景。
最后，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

Claims (6)

1.一种改性碳纳米管-壳聚糖复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
(1)制备改性碳纳米管：将一定量的碳纳米管加入pH为3.98～5.80的K2HPO4-KH2PO4缓冲溶液中，在60～80℃条件下磁力搅拌1～2h，再加入一定量的多巴胺，在氮气气氛下于20～30℃水浴条件下磁力搅拌24～36h，获得多巴胺改性碳纳米管溶液；
(2)向上述多巴胺改性碳纳米管溶液中加入壳聚糖-戊二醛溶液，于20～30℃水浴条件下磁力搅拌反应12～24h，抽滤，洗涤，干燥，获得多巴胺改性碳纳米管-壳聚糖复合材料。
2.根据权利要求1所述的改性碳纳米管-壳聚糖复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管为羧化的碳纳米管，所述羧化的碳纳米管的制备方法包括：将碳纳米管加入体积比为1:3的浓硝酸和浓硫酸的混合酸中，超声20～30min后静置，水浴加热至110～120℃，磁力搅拌20～30min，冷却，获得混合溶液；将冷却后的混合液加入蒸馏水稀释，离心分离，去掉上层酸液，抽滤，洗涤，干燥，研磨，获得羧化的碳纳米管。
3.根据权利要求1所述的改性碳纳米管-壳聚糖复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述壳聚糖-戊二醛溶液的制备方法包括：1)将壳聚糖加入乙酸溶液中，搅拌均匀，获得壳聚糖溶液；2)将壳聚糖溶液与戊二醛溶液混合，搅拌反应12～36h，获得壳聚糖-戊二醛溶液。
4.根据权利要求1所述的改性碳纳米管氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述碳纳米管和壳聚糖-戊二醛溶液的质量比为1:1～10。
5.根据权利要求1所述的改性碳纳米管氧化铝复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碳纳米管与所述多巴胺的质量比为1:1～2。
6.一种根据权利要求1的制备方法得到的改性碳纳米管-壳聚糖复合材料。
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