CN110215898A - 一种改性石墨烯氨基酸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石墨烯氨基酸复合材料及其制备方法，该方法包含：步骤1，按比例称取各原料；步骤2，制备石墨烯水溶液，浓度为0.1～5mg/ml；步骤3，将步骤2所得的石墨烯水溶液与氨基酸溶液混合搅拌，得到石墨烯/氨基酸溶液，其中氨基酸与石墨烯的质量比为(50～180):1；步骤4，将步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液进行洗涤，然后离心过滤，最后干燥，得到改性石墨烯氨基酸复合材料。本发明还提供了通过该方法制备的改性石墨烯氨基酸复合材料。本发明制备的复合材料在有害气体和有害金属离子吸附领域具有广阔的应用前景，并且该制备方法还具有成本低、可行性高、简单易行、效果优异等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种复合材料及其制备方法，具体地，涉及一种改性石墨烯氨基酸复合材料及其制备方法。
背景技术
石墨烯是从石墨中剥离出来的单层碳原子材料，由碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构，它是人类已知的厚度最薄、质地最坚硬、导电性最好的材料。石墨烯具有优异的力学、光学和电学性质，结构非常稳定，迄今为止研究者尚未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况，碳原子之间的链接非常柔韧，比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍，如果用石墨烯制成包装袋，它将能承受大约两吨重的物品，几乎完全透明，却极为致密，不透水、不透气，即使原子尺寸最小的氦气也无法通过，导电性能好，石墨烯中电子的运动速度达到了光速的1/300，导电性超过了任何传统的导电材料，化学性质类似石墨表面，可以吸附和脱附各种原子和分子，还有抵御强酸强碱的能力。
因此，石墨烯在复合材料领域有着非常广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种复合材料及其制备方法，该复合材料在有害气体和有害金属离子吸附领域具有广阔的应用前景，而且其制备方法具有成本低，可行性高等特点。
为了达到上述目的，本发明提供了一种改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其中，所述的方法包含：步骤1，按比例称取各原料，其包含石墨烯原料、氨基酸、水等；步骤2，制备石墨烯水溶液；步骤3，将步骤2所得的石墨烯水溶液与氨基酸溶液混合搅拌，得到石墨烯/氨基酸溶液；步骤4，将步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液进行洗涤，然后离心过滤，最后干燥，得到改性石墨烯氨基酸复合材料。
上述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其中，所述的步骤2中的石墨烯水溶液是将粉末状的石墨烯原料溶于蒸馏水中并搅拌均匀而得。
上述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其中，所述的石墨烯水溶液的浓度为0.1～5mg/ml。
上述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其中，所述的石墨烯原料包含化学气相沉积法制备石墨烯、化学氧化还原法制备石墨烯、化学氧化剥离法制备氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、羧基高分子改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯等中的任意一种或多种。该石墨烯原料的粉体的粒径D90小于10μm。
上述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其中，所述的步骤3中的氨基酸溶液是将氨基酸溶于去离子水中并搅拌均匀而得；所述的氨基酸包含L-谷氨酸、L-甘氨酸、L-脯氨酸、L-丙氨酸、L-半胱氨酸盐酸盐、L-赖氨酸、L-精氨酸、L-蛋氨酸，以及L-组氨酸等中的任意一种或多种。
上述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其中，所述的步骤3中，将石墨烯水溶液与氨基酸溶液在室温下混合搅拌10～20h，搅拌速度为80～120转/分钟。
上述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其中，所述的步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液中，氨基酸与石墨烯的质量比为(50～180):1。
上述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其中，所述的步骤4中，将石墨烯/氨基酸溶液用乙醇和超纯水依次洗涤，然后离心过滤，最后在55～80℃下干燥15～25h。
上述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其中，所述的步骤4中，离心转度为3000～10000转/分钟，离心时间为10～30分钟。
本发明还提供了通过上述的方法制备的改性石墨烯氨基酸复合材料。
本发明提供的改性石墨烯氨基酸复合材料及其制备方法具有以下优点：
本发明采用的石墨烯具有优异的吸附性能，将石墨烯嫁接上具有两性功能的氨基酸后，增加了其表面官能团即增强了其吸附性能，可以应用于重金属离子的去除及甲醛去除等领域，使得该复合材料在有害气体和有害金属离子吸附领域具有广阔的应用前景。并且本发明提供的石墨烯/氨基酸的制备方法还具有成本低、可行性高、简单易行、效果优异等特点。
具体实施方式
以下对本发明的具体实施方式作进一步地说明。
本发明提供的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料，包含石墨烯原料、氨基酸、水等；步骤2，制备石墨烯水溶液；步骤3，将步骤2所得的石墨烯水溶液与氨基酸溶液混合搅拌，得到石墨烯/氨基酸溶液；步骤4，将步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液进行洗涤，然后离心过滤，最后干燥，得到改性石墨烯氨基酸复合材料。
优选地，步骤2中的石墨烯水溶液是将粉末状的石墨烯原料溶于蒸馏水中并搅拌均匀而得。石墨烯水溶液的浓度为0.1～5mg/ml。
石墨烯原料包含化学气相沉积法制备石墨烯、化学氧化还原法制备石墨烯、化学氧化剥离法制备氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、羧基高分子改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯等中的任意一种或多种。该石墨烯原料的粉体的粒径D90小于10μm。
步骤3中的氨基酸溶液是将氨基酸溶于去离子水中并搅拌均匀而得；氨基酸包含L-谷氨酸、L-甘氨酸、L-脯氨酸、L-丙氨酸、L-半胱氨酸盐酸盐、L-赖氨酸、L-精氨酸、L-蛋氨酸，以及L-组氨酸等中的任意一种或多种。
步骤3中将石墨烯水溶液与氨基酸溶液在室温下混合搅拌10～20h，搅拌速度为80～120转/分钟。
步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液中，氨基酸与石墨烯的质量比为(50～180):1。
步骤4中将石墨烯/氨基酸溶液用乙醇和超纯水依次洗涤，然后离心过滤，最后在55～80℃下干燥15～25h。
步骤4中离心转度为3000～10000转/分钟，离心时间为10～30分钟。
本发明还提供了通过该方法制备的改性石墨烯氨基酸复合材料。
下面结合实施例对本发明提供的改性石墨烯氨基酸复合材料及其制备方法做更进一步描述。
实施例1
一种改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料，包含石墨烯原料、氨基酸、水等。
步骤2，制备石墨烯水溶液。
优选地，该石墨烯水溶液是将粉末状的石墨烯原料溶于蒸馏水中并搅拌均匀而得。石墨烯水溶液的浓度为0.1mg/ml。
石墨烯原料包含化学气相沉积法制备石墨烯。该石墨烯原料的粉体的粒径D90小于10μm。
步骤3，将步骤2所得的石墨烯水溶液与氨基酸溶液在室温下混合搅拌10～20h，搅拌速度为80～120转/分钟，得到石墨烯/氨基酸溶液。
该氨基酸溶液是将氨基酸溶于去离子水中并搅拌均匀而得；氨基酸包含L-谷氨酸。
所得的石墨烯/氨基酸溶液中，氨基酸与石墨烯的质量比为50:1。
步骤4，将步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液用乙醇和超纯水依次洗涤，然后离心过滤，离心转度为3000～10000转/分钟，离心时间为10～30分钟；最后在55～80℃下干燥15～25h，得到改性石墨烯氨基酸复合材料。
本实施例还提供了通过该方法制备的改性石墨烯氨基酸复合材料。
实施例2
一种改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料，包含石墨烯原料、氨基酸、水等。
步骤2，制备石墨烯水溶液。
优选地，该石墨烯水溶液是将粉末状的石墨烯原料溶于蒸馏水中并搅拌均匀而得。石墨烯水溶液的浓度为1.5mg/ml。
石墨烯原料包含化学氧化还原法制备石墨烯、化学氧化剥离法制备氧化石墨烯。该石墨烯原料的粉体的粒径D90小于10μm。
步骤3，将步骤2所得的石墨烯水溶液与氨基酸溶液在室温下混合搅拌10～20h，搅拌速度为80～120转/分钟，得到石墨烯/氨基酸溶液。
该氨基酸溶液是将氨基酸溶于去离子水中并搅拌均匀而得；氨基酸包含L-甘氨酸、L-脯氨酸、L-丙氨酸。
所得的石墨烯/氨基酸溶液中，氨基酸与石墨烯的质量比为80:1。
步骤4，将步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液用乙醇和超纯水依次洗涤，然后离心过滤，离心转度为3000～10000转/分钟，离心时间为10～30分钟；最后在55～80℃下干燥15～25h，得到改性石墨烯氨基酸复合材料。
本实施例还提供了通过该方法制备的改性石墨烯氨基酸复合材料。
实施例3
一种改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料，包含石墨烯原料、氨基酸、水等。
步骤2，制备石墨烯水溶液。
优选地，该石墨烯水溶液是将粉末状的石墨烯原料溶于蒸馏水中并搅拌均匀而得。石墨烯水溶液的浓度为3mg/ml。
石墨烯原料包含偶联剂改性氧化石墨烯。该石墨烯原料的粉体的粒径D90小于10μm。
步骤3，将步骤2所得的石墨烯水溶液与氨基酸溶液在室温下混合搅拌10～20h，搅拌速度为80～120转/分钟，得到石墨烯/氨基酸溶液。
该氨基酸溶液是将氨基酸溶于去离子水中并搅拌均匀而得；氨基酸包含L-半胱氨酸盐酸盐或L-赖氨酸。
所得的石墨烯/氨基酸溶液中，氨基酸与石墨烯的质量比为110:1。
步骤4，将步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液用乙醇和超纯水依次洗涤，然后离心过滤，离心转度为3000～10000转/分钟，离心时间为10～30分钟；最后在55～80℃下干燥15～25h，得到改性石墨烯氨基酸复合材料。
本实施例还提供了通过该方法制备的改性石墨烯氨基酸复合材料。
实施例4
一种改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料，包含石墨烯原料、氨基酸、水等。
步骤2，制备石墨烯水溶液。
优选地，该石墨烯水溶液是将粉末状的石墨烯原料溶于蒸馏水中并搅拌均匀而得。石墨烯水溶液的浓度为4mg/ml。
石墨烯原料包含羧基高分子改性氧化石墨烯或氨基高分子改性氧化石墨烯。该石墨烯原料的粉体的粒径D90小于10μm。
步骤3，将步骤2所得的石墨烯水溶液与氨基酸溶液在室温下混合搅拌10～20h，搅拌速度为80～120转/分钟，得到石墨烯/氨基酸溶液。
该氨基酸溶液是将氨基酸溶于去离子水中并搅拌均匀而得；氨基酸包含L-精氨酸、L-蛋氨酸。
所得的石墨烯/氨基酸溶液中，氨基酸与石墨烯的质量比为150:1。
步骤4，将步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液用乙醇和超纯水依次洗涤，然后离心过滤，离心转度为3000～10000转/分钟，离心时间为10～30分钟；最后在55～80℃下干燥15～25h，得到改性石墨烯氨基酸复合材料。
本实施例还提供了通过该方法制备的改性石墨烯氨基酸复合材料。
实施例5
一种改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其包含：
步骤1，按比例称取各原料，包含石墨烯原料、氨基酸、水等。
步骤2，制备石墨烯水溶液。
优选地，该石墨烯水溶液是将粉末状的石墨烯原料溶于蒸馏水中并搅拌均匀而得。石墨烯水溶液的浓度为5mg/ml。
石墨烯原料包含阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯。该石墨烯原料的粉体的粒径D90小于10μm。
步骤3，将步骤2所得的石墨烯水溶液与氨基酸溶液在室温下混合搅拌10～20h，搅拌速度为80～120转/分钟，得到石墨烯/氨基酸溶液。
该氨基酸溶液是将氨基酸溶于去离子水中并搅拌均匀而得；氨基酸包含L-组氨酸。
所得的石墨烯/氨基酸溶液中，氨基酸与石墨烯的质量比为180:1。
步骤4，将步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液用乙醇和超纯水依次洗涤，然后离心过滤，离心转度为3000～10000转/分钟，离心时间为10～30分钟；最后在55～80℃下干燥15～25h，得到改性石墨烯氨基酸复合材料。
本实施例还提供了通过该方法制备的改性石墨烯氨基酸复合材料。
本发明提供的改性石墨烯氨基酸复合材料及其制备方法，将石墨烯嫁接上具有两性功能的氨基酸后，增加了其表面官能团即增强了其吸附性能，可以应用于重金属离子的去除及甲醛去除等领域，应用前景广阔。该制备方法工艺简单易操作，成本低廉，经济效益高，适合大规模工业化生产。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述的方法包含：
步骤1，按比例称取各原料；
步骤2，制备石墨烯水溶液；
步骤3，将步骤2所得的石墨烯水溶液与氨基酸溶液混合搅拌，得到石墨烯/氨基酸溶液；
步骤4，将步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液进行洗涤，然后离心过滤，最后干燥，得到改性石墨烯氨基酸复合材料。
2.如权利要求1所述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤2中的石墨烯水溶液是将粉末状的石墨烯原料溶于蒸馏水中并搅拌均匀而得。
3.如权利要求2所述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯水溶液的浓度为0.1～5mg/ml。
4.如权利要求2所述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述的石墨烯原料包含化学气相沉积法制备石墨烯、化学氧化还原法制备石墨烯、化学氧化剥离法制备氧化石墨烯、偶联剂改性氧化石墨烯、羧基高分子改性氧化石墨烯、氨基高分子改性氧化石墨烯、阳离子表面活性剂改性氧化石墨烯中的任意一种或多种。
5.如权利要求1所述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中的氨基酸溶液是将氨基酸溶于去离子水中并搅拌均匀而得；所述的氨基酸包含L-谷氨酸、L-甘氨酸、L-脯氨酸、L-丙氨酸、L-半胱氨酸盐酸盐、L-赖氨酸、L-精氨酸、L-蛋氨酸，以及L-组氨酸中的任意一种或多种。
6.如权利要求1所述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3中，将石墨烯水溶液与氨基酸溶液在室温下混合搅拌10～20h，搅拌速度为80～120转/分钟。
7.如权利要求1所述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤3所得的石墨烯/氨基酸溶液中，氨基酸与石墨烯的质量比为(50～180):1。
8.如权利要求1所述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，将石墨烯/氨基酸溶液用乙醇和超纯水依次洗涤，然后离心过滤，最后在55～80℃下干燥15～25h。
9.如权利要求8所述的改性石墨烯氨基酸复合材料的制备方法，其特征在于，所述的步骤4中，离心转度为3000～10000转/分钟，离心时间为10～30分钟。
10.一种通过如权利要求1～9中任意一项所述的方法制备的改性石墨烯氨基酸复合材料。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190910 |
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