[发明专利]蛋清-氧化石墨烯自组装复合材料的制备及其应用

说明书

本发明提供一种蛋清‑氧化石墨烯自组装复合材料的制备及其应用，制备过程如下：1)配制氧化石墨烯分散液；2）配制蛋清分散液；3）将氧化石墨烯分散液搅拌加入至蛋清分散液中，超声混合均匀，得混合液；4）将混合液移至水热反应釜中，在50~200℃下水热反应，自然冷却至室温，干燥得到蛋清‑氧化石墨烯自组装复合材料。本发明制备的蛋清‑氧化石墨烯自组装复合材料可用于水溶液中稀土元素的吸附，可用于电化学检测，尤其是对镧，钇，镱，铒、钕的吸附，以及用于对色氨酸对映体的识别。通过鸡蛋清与氧化石墨烯进行组装，有效实现优势互补，改善氧化石墨烯难于从水溶液中分离的问题，可避免水热反应后氧化石墨烯在干燥过程中的破裂与散落问题。

技术领域

本发明涉及电极材料技术领域，具体来说，涉及一种蛋清-氧化石墨烯自组装复合材料的制备及其应用，尤其是涉及一种可用于吸附稀土元素和识别色氨酸对映体的材料的制备和应用。

背景技术

稀土元素（Rare earth elements，REEs）因具有卓越的光化学，电磁学以及催化性能而被视为重要的战略资源，广泛用于国防航空，核工业，冶金和农业等各个领域，有“工业维生素”之称，高需求带来了高生产，由此引发高污染，不管的是从废弃物中回收稀土元素还是分离富集水环境中的稀土元素都是非常重要的战略举措。随着稀土元素在食物链和环境中的渗透率逐渐升高，对人类健康和环境质量的威胁也有很大的影响。特别是稀土富矿产区周边环境的问题尤其突出，目前，如离子交换法，沉淀法，溶剂萃取法和吸附法被用于从水体中回收稀土元素。其中吸附法以其低成本，易操作，好回收，效率高等优点已被证明是去除和浓缩金属离子最有效可行的方法之一。吸附法的采用最重要的是选择吸附剂，开发一种有效的，可重复利用的，绿色环保的，最大程度降低对环境污染的吸附材料是一项重要的任务。

石墨烯（Graphene）及其衍生物由于其优越的性能而备受关注，除了优异的机械性能，电气和热性能，石墨烯还有超高比表面积和被进一步修饰的特性，功能化方法高效，重复性好，反应活性位点丰富。氧化石墨烯（Graphene oxide，GO）是石墨烯的氧化衍生物，具有丰富的羟基，羰基和环氧基团，这给金属离子特别是稀土元素提供了很好的配位体，但是由于丰富的含氧官能团的存在，致使GO有很高的亲水性，与金属离子相互作用之后即使在极高速离心条件下，也很难使其从水溶液中分离出来。经大量的研究发现，有机单元共价接枝或非共价包裹聚合物在其表面上是非常有用的。但是，接枝或包裹有机单元或聚合物也可能造成环境污染，并对人类构成直接的健康威胁。基于此目的，选择具有生物相容性的生物质修饰材料将必然成为一种趋势。

鸡蛋清（Egg white，EW）由具有疏水氨基酸残基的蛋白质分子组成，包括二硫化物交联的球状蛋白，溶菌酶（HEWL）等，其含有129个氨基酸残基。EW已经显示出巨大的潜在应用，可作为制备三维结构材料的支撑和载体。EW是具有优良生物相容性的可再生生物大分子，也是一种农业衍生的富氮前体，可以提供丰富的交联位点与GO相互作用以构建宏观的大网络结构。

目前研究表明，氧化石墨烯基复合材料可有效的去除水溶液中的稀土元素。通过在氧化石墨烯中嵌入或者接枝有机或者无机单元，可以有效地提高吸附效果，得到较好地回收和实现重复利用。为了进一步改善吸附材料对稀土元素的分离富集能力，以及对氨基酸对映体的识别能力，继续探究吸附材料的高效性与实用性仍是十分迫切和需要的。

发明内容

针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种蛋清-氧化石墨烯自组装复合材料的制备及其应用，通过鸡蛋清与氧化石墨烯进行组装，有效实现优势互补，改善氧化石墨烯难于从水溶液中分离的问题，在一定程度避免水热反应后氧化石墨烯在干燥过程中的破裂与散落问题。

为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一方面，本发明提供一种蛋清-氧化石墨烯自组装复合材料的制备方法，包括如下步骤：

1)配制浓度为1~10 mg/mL的氧化石墨烯分散液；