CN110158239A - 一种抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法，将氧化石墨烯分散液、溶胀后的明胶、壳聚糖乙酸溶液混合，然后加入PAN、纳米二氧化锡和交联剂，静电纺丝成膜，使氧化石墨烯分散更均匀，避免团聚和分散不均的现象，本发明制得的纳米纤维膜具有高比表面积，对环境友好，且具有良好的抗菌性，可用于离子吸附、废水处理等领域。

Description

一种抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法
技术领域
本发明属于石墨烯材料技术领域，具体涉及一种抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法。
背景技术
石墨烯是一种新型至薄至坚的二维纳米材料，具有量子霍尔效应比表面积大表面疏水电化学性质优异化学性质稳定等特点；同时，石墨烯具有片层共轭结构，层层叠加可形成致密的隔绝层。石墨烯具有稳定的杂化结构，使其能在活性介质与金属间形成物理阻隔层，阻止了扩散渗透的进行；其次，石墨烯良好的化学稳定性和热稳定性，无论是在腐蚀性的气体、液体环境中或是高温条件下均能保持稳定；最后，石墨烯具有优异的机械性能。
静电纺丝技术是基于高压静电场下导电流体产生高速喷射的原理。在非牛顿流体溶液上通入几至几十千伏的高压(交流或直流)，在喷丝头和接地极间瞬时产生一个极不均匀的电场。电场强度超过某一临界值后，电场力将克服液滴表面张力形成射流，经过溶剂的挥发或熔体冷却最终在接收装置上得到纳米纤维膜。静电纺丝并以其制造装置简单、纺丝成本低廉、可纺的物质种类繁多、工艺可控等优点，已成为有效制备纳米纤维材料的主要途径之一。静电纺丝技术已经制备了种类丰富的纳米纤维，包括有机、有机/无机复合和无机纳米纤维。随着纳米技术的发展，静电纺丝作为一种简便有效的可生产纳米纤维的新型加工技术，将在生物医用材料、过滤及防护、催化、能源、光电、食品工程、化妆品等领域发挥巨大作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法，包括以下步骤：
1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散0.5-2h，得浓度2-10wt%的氧化石墨烯分散液；
2）将明胶加入2倍重量的去离子水中，加热溶胀2-4h；
3）将壳聚糖加入0.5-2wt%的乙酸水溶液中，搅拌溶解得2-5wt%的壳聚糖乙酸溶液；
4）将氧化石墨烯分散液、溶胀后的明胶、壳聚糖乙酸溶液混合，加入PAN、纳米二氧化锡和交联剂，搅拌均匀得混合液；
5）混合液静电纺丝，得石墨烯纳米纤维膜。
具体地，所述步骤4）中氧化石墨烯、明胶、壳聚糖和PAN的质量比为3-5:5-10:10-15:2-5。
具体地，所述步骤4）中纳米二氧化锡的加入量为氧化石墨烯质量的3-8%。
具体地，所述步骤4）中的交联剂为京尼平，京尼平的加入量为氧化石墨烯质量的1-2.5%。
具体地，所述步骤5）中静电纺丝的条件为：纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min，接收装置与针头间的距离为20cm。
本发明具有以下有益效果：本发明将氧化石墨烯分散液、溶胀后的明胶、壳聚糖乙酸溶液混合，然后加入PAN、纳米二氧化锡和交联剂，静电纺丝成膜，使氧化石墨烯分散更均匀，避免团聚和分散不均的现象，本发明制得的纳米纤维膜具有高比表面积，对环境友好，且具有良好的抗菌性，可用于离子吸附、废水处理等领域。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案做进一步描述，但是本发明的保护范围并不限于这些实施例。凡是不背离本发明构思的改变或等同替代均包括在本发明的保护范围之内。
实施例1
1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散1.5h，得浓度8wt%的氧化石墨烯分散液。
2）将明胶加入2倍重量的去离子水中，加热溶胀4h。
3）将壳聚糖加入2wt%的乙酸水溶液中，搅拌溶解得3wt%的壳聚糖乙酸溶液。
4）将氧化石墨烯分散液、溶胀后的明胶、壳聚糖乙酸溶液混合，加入PAN、纳米二氧化锡和京尼平，搅拌均匀得混合液；氧化石墨烯、明胶、壳聚糖和PAN的质量比为5:8:10:3，纳米二氧化锡的加入量为氧化石墨烯质量的5%，京尼平的加入量为氧化石墨烯质量的2%。
5）混合液静电纺丝，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min，接收装置与针头间的距离为20cm，得石墨烯纳米纤维膜。
实施例2
1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散0.5h，得浓度5wt%的氧化石墨烯分散液。
2）将明胶加入2倍重量的去离子水中，加热溶胀3h。
3）将壳聚糖加入1.5wt%的乙酸水溶液中，搅拌溶解得2wt%的壳聚糖乙酸溶液。
4）将氧化石墨烯分散液、溶胀后的明胶、壳聚糖乙酸溶液混合，加入PAN、纳米二氧化锡和京尼平，搅拌均匀得混合液；氧化石墨烯、明胶、壳聚糖和PAN的质量比为3:10:12:5，纳米二氧化锡的加入量为氧化石墨烯质量的3%，京尼平的加入量为氧化石墨烯质量的2.5%。
5）混合液静电纺丝，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min，接收装置与针头间的距离为20cm，得石墨烯纳米纤维膜。
实施例3
1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散1h，得浓度2wt%的氧化石墨烯分散液。
2）将明胶加入2倍重量的去离子水中，加热溶胀2h。
3）将壳聚糖加入0.5wt%的乙酸水溶液中，搅拌溶解得4wt%的壳聚糖乙酸溶液。
4）将氧化石墨烯分散液、溶胀后的明胶、壳聚糖乙酸溶液混合，加入PAN、纳米二氧化锡和京尼平，搅拌均匀得混合液；氧化石墨烯、明胶、壳聚糖和PAN的质量比为4:5:15:5，纳米二氧化锡的加入量为氧化石墨烯质量的8%，京尼平的加入量为氧化石墨烯质量的1.5%。
5）混合液静电纺丝，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min，接收装置与针头间的距离为20cm，得石墨烯纳米纤维膜。
实施例4
1）将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散2h，得浓度10wt%的氧化石墨烯分散液。
2）将明胶加入2倍重量的去离子水中，加热溶胀3h。
3）将壳聚糖加入1wt%的乙酸水溶液中，搅拌溶解得5wt%的壳聚糖乙酸溶液。
4）将氧化石墨烯分散液、溶胀后的明胶、壳聚糖乙酸溶液混合，加入PAN、纳米二氧化锡和京尼平，搅拌均匀得混合液；氧化石墨烯、明胶、壳聚糖和PAN的质量比为4:7:10:2，纳米二氧化锡的加入量为氧化石墨烯质量的6%，京尼平的加入量为氧化石墨烯质量的1%。
5）混合液静电纺丝，纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min，接收装置与针头间的距离为20cm，得石墨烯纳米纤维膜。

Claims (5)

1.一种抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将氧化石墨烯加入去离子水中，超声分散0.5-2h，得浓度2-10wt％的氧化石墨烯分散液；
2)将明胶加入2倍重量的去离子水中，加热溶胀2-4h；
3)将壳聚糖加入0.5-2wt％的乙酸水溶液中，搅拌溶解得2-5wt％的壳聚糖乙酸溶液；
4)将氧化石墨烯分散液、溶胀后的明胶、壳聚糖乙酸溶液混合，加入PAN、纳米二氧化锡和交联剂，搅拌均匀得混合液；
5)混合液静电纺丝，得石墨烯纳米纤维膜。
2.如权利要求1所述的抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中氧化石墨烯、明胶、壳聚糖和PAN的质量比为3-5:5-10:10-15:2-5。
3.如权利要求1所述的抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中纳米二氧化锡的加入量为氧化石墨烯质量的3-8％。
4.如权利要求1所述的抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤4)中的交联剂为京尼平，京尼平的加入量为氧化石墨烯质量的1-2.5％。
5.如权利要求1所述的抗菌石墨烯纳米纤维膜的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中静电纺丝的条件为：纺丝电压为65kV，纺丝时间为15min，接收装置与针头间的距离为20cm。
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