石墨烯抗菌复合膜的制备方法、制得的抗菌复合膜技术

本发明专利技术公开一种石墨烯抗菌复合膜的制备方法，涉及复合材料技术领域，本发明专利技术包括以下步骤：(1)在氧化石墨烯水溶液中加入硝酸银粉末，超声，得到氧化石墨烯/硝酸银复合材料；(2)将氧化石墨烯/硝酸银复合材料分散在细菌纤维素膜上，获得细菌纤维素/氧化石墨烯/硝酸银复合膜；(3)在惰性保护气体中用等离子体处理细菌纤维素/氧化石墨烯/硝酸银复合膜后，用去离子水清洗，自然干燥后，获得石墨烯抗菌复合膜。本发明专利技术还提供一种由上述制备方法制得的石墨烯抗菌复合膜本发明专利技术的有益效果在于：本发明专利技术的方法反应简单，条件温和，制备快速，本发明专利技术制备的细菌纤维素/石墨烯/银复合材料薄膜，稳定性强，无需其它处理，即产即用。

【技术实现步骤摘要】
石墨烯抗菌复合膜的制备方法、制得的抗菌复合膜
本专利技术涉及复合材料
，具体涉及一种石墨烯抗菌复合膜的制备方法、制得的抗菌复合膜。
技术介绍
细菌纤维素是一种由细菌在不同条件下合成的具有生物降解性的纤维素的统称，作为一种环境友好、可再生的生物高分子材料，具有极大的商业价值和良好的发展前景。与天然的植物纤维素相比，细菌纤维素具有：(1)高持水性和高透气性；(2)良好的生物相容性和可降解性；(3)高化学纯度和可调控性；(4)高抗张强度和弹性模量以及合成时的可调控性等优点。这些优异性质使细菌纤维素在生物医药、造纸及化妆品等领域被广泛应用。细菌纤维素虽然具有很多优异的性能，但其自身没有抗菌活性，因此其应用受到很大限制。目前，纳米复合材料因其粒径小，比表面积大而被广泛应用于生物医学，环境保护和能源器件等领域。研究表明纳米颗粒如银、氧化锌和铜及其氧化物等通过在水溶液中释放出具有杀菌效果的Ag+、Zn2+、Cu2+而具有良好的抗菌能力，且不易产生耐药性。其中，银离子以抗菌活性高、毒性小等优点而成为理想的新型纳米抗菌材料，在食品包装，水质净化和医疗器械生产等领域具有广泛前景。但是，由于银纳米颗粒粒径小，容易发生聚集而严重的限制了其各方面的应用。因此选择一种合适的载体不仅可以解决纳米颗粒的溶解性和稳定性问题，而且能够最大程度的发挥二者的协同功能。石墨烯作为一种新兴的二维碳材料，因其独特的结构而具有超高的比表面积和良好的力学、电学性质等优点而被广泛使用。氧化石墨烯作为石墨烯的一种衍生物，其二维片层上含有许多含氧基团，这使得氧化石墨烯能够均匀的分散在水溶液中。同时它还可以作为一种优秀的载体使纳米颗粒均匀的分散在其二维平面之上。目前，有关石墨烯复合材料的制备主要集中在先将GO还原为石墨烯，后再与其它组分或前驱体通过物理或化学方法复合，通常涉及到危险的化学试剂，毒性大且会对环境造成一定的危害，如公开号为CN102125056A的专利公开一种银/石墨烯抗菌复合材料的制备方法，因此寻找一种绿色环保、高效安全的石墨烯-银复合材料的制备方法成为了当今研究热点。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于现有技术中的石墨烯抗菌复合材料的制备涉及到危险的化学试剂，毒性大且会对环境造成一定的危害。本专利技术通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：本专利技术提供一种石墨烯抗菌复合膜的制备方法，包括以下步骤：(1)在氧化石墨烯水溶液中加入硝酸银粉末，超声，得到氧化石墨烯/硝酸银复合材料；(2)将步骤(1)中制得的氧化石墨烯/硝酸银复合材料分散在细菌纤维素膜上，获得细菌纤维素/氧化石墨烯/硝酸银复合膜；(3)在惰性保护气体中用等离子体处理细菌纤维素/氧化石墨烯/硝酸银复合膜后，用去离子水清洗，自然干燥后，即获得石墨烯抗菌复合膜。有益效果：本专利技术采用等离子体还原耗时短，效果明显，绿色无污染，无需任何化学还原剂和对环境有害的还原剂，可在室温环境下操作，反应条件温和；制备的金属纳米粒子粒径小且分布均匀；低成本且样品无杂质残留，先将氧化石墨烯和硝酸银混合在一起，再用等离子体对其放电，将其还原成石墨烯和银复合材料后与细菌纤维素膜进行复合，使得石墨烯/银能够稳定的附着在其表面。本专利技术使用等离子体技术将石墨烯和纳米银复合在细菌纤维素载体之上，充分发挥了等离子体制备材料的优点，使得纳米银颗粒均匀的分散在石墨烯片层之上的同时，二者又稳定的分布在细菌纤维素之中，并且与纤维融为一体。其中，细菌纤维素原有的优良性能并未损失，同时获得的复合材料薄膜可以用作抗菌膜。步骤(1)中超声使硝酸银更均匀的附着在氧化石墨烯片层上。优选地，所述氧化石墨烯水溶液的制备方法包括以下步骤：将石墨加入浓硫酸中，冰浴条件下，加入高锰酸钾，搅拌后，于40℃反应1h，升温至85℃，加入水，反应30min，再加入H2O2，继续搅拌5min，停止反应后洗涤，将获得的固体产物分散在水中，超声2h。有益效果：上述制备方法获得的氧化石墨烯水溶液成本低且水溶性好。优选地，所述石墨的质量与浓硫酸的体积之比为1g:40mL。优选地，所述石墨与高锰酸钾的质量比为1:3。优选地，所述氧化石墨烯水溶液的制备方法具体包括以下步骤：将1g石墨加入到40ml浓硫酸中，冰浴条件下，加入3g高锰酸钾，搅拌1h；然后转移到40℃油浴锅中继续反应1h，温度升至85℃，加入80-85mlH2O，反应30分钟；最后加入H2O2，直至没有明显气泡产生，停止反应；得到的产物经洗涤后，干燥处理，得到固体产物；将固体产物在水中分散并超声2h，得到氧化石墨烯水溶液。优选地，所述硝酸银粉末的加入量与氧化石墨烯的质量比为3:10。优选地，所述细菌纤维素膜的制备方法包括以下步骤：(1)木醋杆菌活化；(2)将活化后的木醋杆菌以10％的接种量接种到木醋杆菌培养基培养，得到淡黄色的细菌纤维素；(3)用蒸馏水冲洗细菌纤维素表面的杂质后，浸泡在80℃、0.1M氢氧化钠溶液中，保温处理1h后，用去离子水冲洗，即获得细菌纤维素膜。优选地，所述木醋杆菌活化的方法包括以下步骤：将0.5ml无菌水注入木醋杆菌冻干管，轻轻吹打充分溶解成悬浮液，吸取菌悬液，200μl打入培养基表面，30℃下培养2d。优选地，所述步骤(1)中超声处理频率为40KW，超声处理时间为2h。本专利技术还提供一种由上述制备方法制得的石墨烯抗菌复合膜。本专利技术的优点在于：本专利技术的方法反应简单，条件温和，制备快速；本专利技术使用等离子体技术将石墨烯和纳米银复合在细菌纤维素载体之上，充分发挥了等离子体制备材料的优点，使得纳米银颗粒均匀的分散在石墨烯片层之上的同时，二者又稳定的分布在细菌纤维素之中，并且与纤维融为一体。其中，细菌纤维素原有的优良性能并未损失，同时获得的复合材料薄膜可以用作抗菌膜。本专利技术利用等离子体一步制备细菌纤维素/石墨烯/银复合材料薄膜，具有工艺简单，操作方便，条件温和，过程可控(改变参数如材料浓度、放电电压或电流的大小、通电时间等)，是一种环境友好的绿色制备新技术。本专利技术制备的细菌纤维素/石墨烯/银复合材料薄膜，稳定性强，无需其它处理，即产即用。本专利技术制备的细菌纤维素/石墨烯/银复合材料薄膜具有优异的抗菌性质，对革兰氏阴性菌大肠杆菌和革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌都具有良好的抗菌活性。附图说明图1为专利技术实施例1中氧化石墨烯的电镜图；图2为本专利技术实施例中直流放电等离子体装置的结构示意图；图3为本专利技术实施例1中等离子体处理得到的材料的宏观图片；图4为本专利技术实施例1中等离子体处理得到的材料自然干燥成膜后的宏观图片；图5为本专利技术实施例1中BC膜的SEM图片；图中左边的比例尺为1μm，图中右边的比例尺为300nm；图6为本专利技术实施例1中等离子体处理得到的材料的SEM图片；图中左边的比例尺为1μm，图中右边的比例尺为200nm；图7为本专利技术实施例1中等离子体处理得到的材料的抑本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯抗菌复合膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：/n(1)在氧化石墨烯水溶液中加入硝酸银粉末，超声，得到氧化石墨烯/硝酸银复合材料；/n(2)将步骤(1)中制得的氧化石墨烯/硝酸银复合材料分散在细菌纤维素膜上，获得细菌纤维素/氧化石墨烯/硝酸银复合膜；/n(3)在惰性保护气体中用等离子体处理细菌纤维素/氧化石墨烯/硝酸银复合膜后，用去离子水清洗，自然干燥后，即获得石墨烯抗菌复合膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯抗菌复合膜的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)在氧化石墨烯水溶液中加入硝酸银粉末，超声，得到氧化石墨烯/硝酸银复合材料；
(2)将步骤(1)中制得的氧化石墨烯/硝酸银复合材料分散在细菌纤维素膜上，获得细菌纤维素/氧化石墨烯/硝酸银复合膜；
(3)在惰性保护气体中用等离子体处理细菌纤维素/氧化石墨烯/硝酸银复合膜后，用去离子水清洗，自然干燥后，即获得石墨烯抗菌复合膜。


2.根据权利要求1所述的石墨烯抗菌复合膜的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯水溶液的制备方法包括以下步骤：将石墨加入浓硫酸中，冰浴条件下，加入高锰酸钾，搅拌后，于40℃反应1h，升温至85℃，加入水，反应30min，再加入H2O2，继续搅拌5min，停止反应后洗涤，将获得的固体产物分散在水中，超声2h。


3.根据权利要求2所述的石墨烯抗菌复合膜的制备方法，其特征在于：所述石墨的质量与浓硫酸的体积之比为1g:40mL。


4.根据权利要求2所述的石墨烯抗菌复合膜的制备方法，其特征在于：所述石墨与高锰酸钾的质量比为1:3。


5.根据权利要求2所述的石墨烯抗菌复合膜的制备方法，其特征在于：所述氧化石墨烯水溶液的制备方法具体包括以下步骤：将1g石墨加入到40ml浓硫酸中，冰浴条件下，加入3g高锰酸钾，搅拌1h；然后转移到40℃油浴锅中继续...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄青，刘超，赵云梦，方草，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34