本發(fā)明涉及一種負(fù)載金花的三維還原氧化石墨烯的制備方法，屬于無機(jī)碳材料的制備領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

碳基材料由于其具有高電子遷移率和大導(dǎo)熱系數(shù)已被廣泛研究應(yīng)用。還原氧化石墨烯分子結(jié)構(gòu)內(nèi)含有羥基和羧基等基團(tuán)，易被修飾和功能化，離域π鍵和大的比表面積有利于分子的吸附。但是傳統(tǒng)方法合成的石墨烯材料面臨著易團(tuán)聚的問題，團(tuán)聚會(huì)降低材料的導(dǎo)電性和有效利用面積。

還原氧化石墨烯的合成方法包括冷凍干燥，水熱還原，電化學(xué)還原和化學(xué)沉積等方法。我們采取的是水熱還原法，水熱還原法具有簡單、低耗和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。在合成過程中我們選取價(jià)格低廉，柔韌性好的紙作為基底，紙的多孔性和表面官能團(tuán)為三維褶皺狀的還原氧化石墨烯合成提供了條件。為了進(jìn)一步提高石墨烯的導(dǎo)電性和生物相容性，在紙基三維還原氧化石墨烯的褶皺上原位生長金花。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于石墨烯材料的優(yōu)點(diǎn)和目前存在的一些問題，本發(fā)明提出了一種利用水熱法在紙上合成三維褶皺狀的還原氧化石墨烯，為提高材料的導(dǎo)電性和生物相容性通過原位生長的方法在還原氧化石墨烯上生長金花。

該負(fù)載金花的三維還原氧化石墨烯的合成方法具有簡單環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，具體操作過程如下：

（1）在計(jì)算機(jī)上通過繪圖軟件設(shè)計(jì)紙基生長基底圖案；

（2）生長基底的預(yù)處理：將氧化石墨烯水溶液滴加到生長基底的親水區(qū)域，干燥，重復(fù)3-6次；

（3）還原溶液的配置：量取10.0-15.0ml二次水，40-60μl80%的水合肼，30-50μl28%的氨水于燒杯中，攪拌5min后放入高壓釜；

（4）氧化石墨烯的還原：將步驟（2）中已經(jīng)預(yù)處理過的生長基底放入步驟（3）中的高壓釜后,在80-110^oc烘箱中放置1-3h；

(5）將反應(yīng)后的還原氧化石墨烯從高壓釜中取出，用超純水清洗三次后真空冷凍干燥8-12h；

(6)將金納米種子滴加到步驟（5）中生成的還原氧化石墨烯上并進(jìn)行還原生成金花。

本發(fā)明所述的紙芯片：設(shè)計(jì)如附圖1所示的紙芯片疏水蠟打印圖案，親水區(qū)為直徑為16mm圓形區(qū)域，將設(shè)計(jì)好的打印圖案通過蠟打印機(jī)打印在已裁剪為a4大小的2號(hào)色譜紙上，將帶有蠟圖案的a4色譜紙通過電熱器加熱到120oc，100s后，蠟融化并浸透整個(gè)紙的厚度，形成一個(gè)被疏水墻包圍的親水區(qū)域。

本發(fā)明所述的生長基底的預(yù)處理：準(zhǔn)備濃度為0.5mg/ml的氧化石墨烯水溶液，通過旋涂的方法將氧化石墨烯負(fù)載到紙的親水區(qū)域，轉(zhuǎn)速為800r/min，時(shí)間為50s，放入50oc烘箱干燥30min,重復(fù)上述過程3次。

本發(fā)明所述的還原溶液的配制：配置還原溶液時(shí)量取10-15ml0.5mg/ml的二次水，40-60μl80%的水合肼，30-50μl28%的氨水于燒杯中，攪拌5min后放入高壓釜；

本發(fā)明所述的氧化石墨烯的還原：在步驟（4）中還原氧化石墨烯時(shí)將步驟（2）中已經(jīng)預(yù)處理過的生長基底放入步驟（3）中的高壓釜后，在80-110^oc烘箱中放置1-3h；

本發(fā)明所述的還原氧化石墨烯的處理：在步驟（5）中將反應(yīng)后的還原氧化石墨烯從高壓釜中取出，用超純水清洗三次后真空冷凍干燥8-12h。

本發(fā)明所述的金花的合成：量取100ml二次水置于單口燒瓶中，加熱到95℃，隨后加入1ml1wt%氯金酸溶液，反應(yīng)1min后，加入3.5ml1wt%檸檬酸鈉溶液，繼續(xù)攪拌12-18min至溶液變?yōu)榫萍t色，制備金納米種子；稱取0.0139g鹽酸羥胺溶于1ml水后放置于4oc下待用；量取667μl1wt%氯金酸溶液放置于4oc下待用；量取100μl合成的金納米種子滴于親水區(qū)域，自然干燥，重復(fù)5次，二次水洗凈后將配置好的鹽酸羥胺和氯金酸溶液迅速混合，隨后將混合后的溶液加到滴有金納米種子的親水工作區(qū)域，反應(yīng)10min后二次水清洗，備用。

本發(fā)明的有益效果：

（1）水熱合成和原位生長的方法相結(jié)合，制備過程簡單環(huán)保；

（2）三維還原氧化石墨烯的形成避免了傳統(tǒng)材料面臨的團(tuán)聚現(xiàn)象；

（3）負(fù)載金花的三維還原氧化石墨烯具有良好的導(dǎo)電性和生物相容性。

附圖說明

附圖1：紙芯片的尺寸和形狀。

附圖2：負(fù)載金花的三維還原氧化石墨烯的掃描電鏡圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1：負(fù)載金花的三維還原氧化石墨烯的制備，其特征是包括以下步驟：

（1）紙基生長基底的制備：在計(jì)算機(jī)上設(shè)計(jì)如附圖1所示的紙芯片疏水蠟打印圖案，將設(shè)計(jì)好的打印圖案通過蠟打印機(jī)打印在已裁剪為a4大小的2號(hào)色譜紙上，將帶有蠟圖案的a4色譜紙通過電熱器加熱到120oc，100s后，蠟融化并浸透整個(gè)紙的厚度，形成一個(gè)被疏水墻包圍的圓形親水區(qū)域；

（2）生長基底的預(yù)處理：準(zhǔn)備濃度為0.5mg/ml的氧化石墨烯水溶液，通過旋涂的方法將氧化石墨烯負(fù)載到紙的親水區(qū)域，轉(zhuǎn)速為800r/min，時(shí)間為50s，放入50oc烘箱干燥30min,重復(fù)上述過程3次；

（3）還原溶液的配置：量取10ml二次水溶液，50μl80%的水合肼，30μl28%的氨水于燒杯中，攪拌5min后放入高壓釜；

（4）氧化石墨烯的還原：將步驟（2）中已經(jīng)預(yù)處理過的生長基底放入步驟（3）中的高壓釜后，在90^oc烘箱中放置90min；

（5）將反應(yīng)后的還原氧化石墨烯從高壓釜中取出，用超純水清洗三次后真空冷凍干燥10h；

（6）將金納米種子滴加到步驟（5）中生成的還原氧化石墨烯上并進(jìn)行還原生成金花如附圖2所示，具體操作步驟：量取100ml二次水置于單口燒瓶中，加熱到95℃，隨后加入1ml1wt%氯金酸溶液，反應(yīng)1min后，加入3.5ml1wt%檸檬酸鈉溶液，繼續(xù)攪拌15min至溶液變?yōu)榫萍t色，制備金納米種子；稱取0.0139g鹽酸羥胺溶于1ml水后放置于4oc下待用；量取667μl1wt%氯金酸溶液放置于4oc下待用；量取100μl合成的金納米種子滴于親水區(qū)域，自然干燥，重復(fù)5次，二次水洗凈后將配置好的鹽酸羥胺和氯金酸溶液迅速混合，隨后移取100μl混合后的溶液加到滴有金納米種子的親水區(qū)域，反應(yīng)10min后二次水清洗。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種負(fù)載金花的三維還原氧化石墨烯的制備方法。本方法主要包括以下步驟：紙基生長基底的制備?生長基底的預(yù)處理?還原溶液的配置?氧化石墨烯的還原?洗滌-?原位生成金花。合成方法簡單環(huán)保，合成的材料導(dǎo)電性好，生物相容性高，作為基底可適用于多種生物傳感器。

技術(shù)研發(fā)人員：蘭飛飛;梁琳琳;馬超;葛慎光;于京華;顏梅
受保護(hù)的技術(shù)使用者：濟(jì)南大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：2017.07.24
技術(shù)公布日：2017.11.07