一种用过氧化物酶处理难降解氧化石墨烯的方法技术

本发明专利技术公开了一种用过氧化物酶处理难降解氧化石墨烯的方法，涉及降解氧化石墨烯领域，方法包括在灭菌容器内，将过氧化物酶重悬于缓冲溶液中，加入氧化石墨烯溶液；静置后加入氯化钠溶液、二乙基三胺五乙酸溶液和含有羟基自由基(

【技术实现步骤摘要】
一种用过氧化物酶处理难降解氧化石墨烯的方法


[0001]本专利技术涉及降解氧化石墨烯领域，尤其涉及一种用过氧化物酶处理难降解氧化石墨烯的方法。

技术介绍

[0002]由于氧化石墨烯的广泛应用，目前相关的研究已经证实它会暴露在环境中，从而进入人体，引起相应的毒性。此外，由于氧化石墨烯的六元碳环骨架结构，目前的工业处理方法都难以降解氧化石墨烯，而是直接排放至环境或海洋中，而且其持久性极强，容易长期积累在环境中。氧化石墨烯的侧向尺寸、厚度(或层数)、氧化程度和表面的官能团都会影响其生物相容性。举例而言，在生殖系统中，氧化石墨烯由于表面的羟基会粘附、包裹斑马鱼胚胎的绒毛膜，从而造成胚胎发育中的DNA损伤；在呼吸系统中，氧化石墨烯会引发炎症、激活细胞的凋亡途径，从而导致严重的持续性肺损伤；在代谢系统中，氧化石墨烯会在转录和生遗传水平上引起肝小叶细胞的无序带状配列。为此，为了避免氧化石墨烯的继续对人类和环境的暴露，有必要开发一种安全、高效的处理难降解氧化石墨烯的方法。
[0003]目前碳材料最常见的降解方法主要有化学降解和生物降解。
[0004]化学降解法虽不尽相同，但其基本原理是在环氧基团转变为羰基的过程中，使得氧化石墨烯的碳
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碳键(C
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C)断裂，形成小的碳颗粒，如纳米尺度的氧化石墨烯量子点。氧化石墨烯量子点的水溶性较好，且生物毒性低。以下为化学降解法的详细介绍：
[0005]水热法。Hiroyuki等人报道了一步水热法将氧化石墨烯降解为石墨烯量子点，将氧化石墨烯废液与氨水溶液混合并搅拌30分钟后，在70至150℃环境下加热5小时(Optically Tunable Amino
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Functionalized Graphene Quantum Dots[J].Adv.Mater.,Oct 9,2012,24(39):5333
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5338)。随后，通过0.22μm的纳米多孔无机膜过滤去除不能溶解的大碎片沉淀，即可得到石墨烯量子点。该方法为一步水热法，方法较为简单，但是裂解的产率较低，难以进一步推广。另外，还有微波辅助水热法，即将氧化石墨烯废液加入到浓硝酸和浓硫酸混合物(体积比为4:1)中，在微博辐射下加热和回流5小时，冷却后使用声波超声，将沉淀物过滤后即可裂解为石墨烯量子点(A Facile Microwave Avenue to Electrochemiluminescent Two
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Color Graphene Quantum Dots[J].Adv.Funct.Mater.,Jul 24,2012,22(14):2971
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2979)。
[0006]酸氧化法。Peng等人利用浓酸氧化且裂解铝沥青基碳纤维(carbon fibers,CF)，可以大规模将其转化为石墨烯量子点，将碳纤维溶解在浓硫酸与浓硝酸的混合液(体积比为3:1)中，再进行两小时超声后在高温下加热搅拌24小时，反应溶液等待冷却后再利用碳酸钠兑成中性溶液，即可得到不同尺寸的石墨烯量子点(Hydrothermal Route for Cutting Graphene Sheets into Blue
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Luminescent Graphene Quantum Dots[J].Adv.Mater.,Feb,2010,22(6):734
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+)。Dong等人则是将性质稳定的碳黑放入浓硝酸溶液中，反应结束冷却到常温后，将悬浊液离心后即可获得上层清液和下层沉淀，上层清液在200℃加热后为红棕色的石墨烯量子点；而下层沉淀经过盐酸清洗后，也可得到碳纤维裂解
的单层石墨烯量子点(One
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step and high yield simultaneous preparation of single
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and multi
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layer graphene quantum dots from CX
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72carbon black[J].J.Mater.Chem.,2012,2012,22(18):8764
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8766)。
[0007]芬顿(photo
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Fenton)反应法。该反应利用紫外灯和铁离子(Fe
3+
)/H2O2体系将氧化石墨烯降解为纳米尺寸的石墨烯量子点，将氧化石墨烯水溶液和30％的H2O2及FeCl3混合，将pH调节至pH＝4。将反应容器密封后，100瓦长波的紫外灯持续放置在反应容器6厘米处，经过3天时间的处理，氧化石墨烯和中间产物不再以高丰度存在，而是降解为石墨烯量子点(Insight into the Mechanism of Graphene Oxide Degradation via the Photo
‑
Fenton Reaction[J].J.Phys.Chem.C,May 15,2014,118(19):10519
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10529)。
[0008]生物降解，利用生物降解的过程绿色环保，以下主要讨论微生物降解和酶促降解两种方法。
[0009]微生物降解。Zhang等人报道了在其它有机碳源的存在下，混合菌群可将碳纳米管(carbon nanotubes,CNT)降解为二氧化碳和芳香化合物分子(Degradation of multiwall carbon nanotubes by bacteria[J].Environ.Pollut.,Oct,2013,181 335
‑
339)。Schreiner等人利用白腐真菌降解富勒烯(Fullerene)，能够在32周的培养后，将其转化为二氧化碳和白腐真菌生物质(White
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Rot Basidiomycete
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Mediated Decomposition of C
‑
60Fullerol[J].Environ.Sci.Technol.,May 1,2009,43(9):3162
‑
3168)。Liu等人研究发现从石墨矿中分离的萘降解细菌能够降解石墨烯材料，当细菌和石墨烯材料接触后，石墨烯材料可以发生电子传递，材料的孔洞增多，尺寸减少，显示出降解的迹象(Oxidation and degradation of graphitic materials by naphthalene
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degrading bacteria[J].Nanoscale,2015,2015,7(32):13619
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13628)。
[0010]酶促降解。目前为止，降解碳材料的酶有来源于植物辣根的辣根过氧化物酶(Horseradish Peroxidase,HRP)，和来自真菌的木质素过氧化物酶(Lignin Peroxidase,LiP)等。辣根过氧化物酶是一种含亚铁血红素的蛋白本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用过氧化物酶处理难降解氧化石墨烯的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：步骤1、在灭菌容器内，将过氧化物酶重悬于缓冲溶液中，加入氧化石墨烯悬液；步骤2、静置后加入氯化钠溶液，二乙基三胺五乙酸溶液和含有羟基自由基(
·
OH)的溶液；步骤3、放入37℃的无菌培养箱孵育，每隔固定时间在所述灭菌容器内滴加所述含有羟基自由基(
·
OH)的溶液，每隔固定时间在所述灭菌容器内加入所述过氧化物酶。2.如权利要求1所述的用过氧化物酶处理难降解氧化石墨烯的方法，其特征在于，步骤1所述过氧化物酶通过可渗透膜重悬于缓冲溶液中。3.如权利要求1所述的用过氧化物酶处理难降解氧化石墨烯的方法，其特征在于，步骤1所述过氧化物酶为髓过氧化物酶。4.如权利要求3所述的用过氧化物酶处理难降解氧化石墨烯的方法，其特征在于，步骤1所述髓过氧化物酶加入质量为10g，所述氧化石墨烯溶液加入质量为100g以达到浓度为100g<...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁显廷，郅晓，黄诗怡，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：