[发明专利]一种负载脱氮副球菌的改性氧化石墨烯复合材料及其制备方法和用途

权利要求书

1.一种负载脱氮副球菌的改性氧化石墨烯复合材料的制备方法，其包括如下步骤：

1）氧化石墨烯的制备：

在冰水浴及搅拌的条件下，按照1g石墨:20~25mL浓硫酸的比例，将石墨加入到浓硫酸中，搅拌均匀后，按照石墨:高锰酸钾=1:5~8的质量比，向上述体系中分批加入高锰酸钾，并于35~40℃反应15~20小时，反应结束后，将上述体系倒入含有过氧化氢的冰水中，经离心、洗涤、干燥，得到氧化石墨烯；

2）改性氧化石墨烯的制备：

在惰性气体保护下，在冰水浴及搅拌的条件下，按照氧化石墨烯:甲基丙烯酰氯=1:0.5~1.5的质量比以及甲基丙烯酰氯:三乙胺=1:1的摩尔比，将步骤1）中获得的氧化石墨烯分散于溶解有三乙胺的二甲基乙酰胺中，然后向上述体系中滴加溶解有甲基丙烯酰氯的二甲基乙酰胺，滴加完毕后，室温反应20~24小时，经洗涤、干燥，得到甲基丙烯酰化的氧化石墨烯；

在惰性气体保护下，将上述甲基丙烯酰化的氧化石墨烯分散于二甲基甲酰胺中，按照甲基丙烯酰化的氧化石墨烯:甲基丙烯酸=1:0.5~2.5的质量比以及甲基丙烯酸:甲基丙烯酸丁酯:偶氮二异丁腈=50:50~100:1~2的摩尔比，向上述体系中加入作为聚合单体的甲基丙烯酸和甲基丙烯酸丁酯以及作为引发剂的偶氮二异丁腈，于60~70℃进行自由基聚合反应8~10小时，反应结束后，将上述体系滴入乙醚中，经过滤、干燥，得到改性氧化石墨烯；

3）脱氮副球菌的驯化和固定化：

将扩大培养后的脱氮副球菌放在含有1000mg/L葡萄糖的液体培养基中，按照下法进行驯化：每3~6日调整一次浓度，每次将葡萄糖的浓度减少100mg/L，同时将DMF的浓度增加100mg/L，当葡萄糖的浓度降低至0mg/L时，更换一次培养液，当DMF的浓度增加至1000mg/L后，继续提高DMF的浓度直至2000mg/L，完成对脱氮副球菌的驯化；

按照改性氧化石墨烯:N-羟基丁二酰亚胺:N,N’-二环己基碳二亚胺=1:1~2:1~3的质量比以及N,N’-二环己基碳二亚胺:4-二甲氨基吡啶=1:1的摩尔比，将步骤2）中获得的改性氧化石墨烯和N-羟基丁二酰亚胺分散于二甲基甲酰胺中，然后向上述体系中加入N,N’-二环己基碳二亚胺和4-二甲氨基吡啶，加入完毕后，室温搅拌反应20~24小时，得到酰胺化的改性氧化石墨烯；

按照酰胺化的改性氧化石墨烯:脱氮副球菌=1:1~3的质量比，将上述酰胺化的改性氧化石墨烯连同驯化后的脱氮副球菌一起加入到磷酸盐缓冲液中，于30℃培养20~24小时，得到负载脱氮副球菌的改性氧化石墨烯复合材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤1）中所述石墨与浓硫酸的比例为1g:23mL；

步骤1）中所述石墨与高锰酸钾的质量比为1:6；

步骤1）中所述高锰酸钾分为等质量的两批加入。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤2）中所述惰性气体选自氮气、氦气、氩气中的任意一种。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：

步骤2）中所述惰性气体为氮气。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤2）中所述氧化石墨烯与甲基丙烯酰氯之间的质量比为1:1；

步骤2）中所述甲基丙烯酰化的氧化石墨烯与甲基丙烯酸之间的质量比为1:0.5；

步骤2）中所述甲基丙烯酸、甲基丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈之间的摩尔比为50:50:1。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤3）中所述改性氧化石墨烯、N-羟基丁二酰亚胺、N,N’-二环己基碳二亚胺之间的质量比为1:1:3；

步骤3）中所述酰胺化的改性氧化石墨烯与脱氮副球菌的质量比为1:2。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：

步骤3）中所述磷酸盐缓冲液的pH值为7。

8.通过根据权利要求1至7中任一项所述的制备方法制备的负载脱氮副球菌的改性氧化石墨烯复合材料。