[发明专利]一种生物相容性二硫化钼液相剥离的方法

说明书

一种生物相容性二硫化钼液相剥离的方法，涉及二维纳米材料的制备。将羊毛纤维脱脂溶解并配制羊毛角蛋白剥离剂的水溶液；将二硫化钼粉末分散在羊毛角蛋白剥离剂水溶液中，制得混合溶液；将混合溶液超声剥离，通过冷却水循环系统保证剥离过程的温度始终恒定，得二硫化钼原始分散液，离心处理，去除未剥离的块体，实现生物相容性二硫化钼液相剥离。采用二硫化钼粉末作为原料，以羊毛角蛋白为剥离剂，耗材廉价，操作简便，能耗极低、无毒无污染、工序安全可靠、产量丰富，制备的二硫化钼纳米片还具备优异的生物相容性，可广泛应用于生物载药、光热理疗、分子探针以及各种生物医学材料等领域。

技术领域

本发明涉及二维纳米材料的制备，尤其是涉及一种生物相容性二硫化钼液相剥离的方法。

背景技术

自2004年发现石墨烯以来，二维材料已经开始成为物理、化学和生物学科学家关注的焦点之一。尽管二维材料的化学组成与其相应的块体形式相同，但它们在物理和化学中表现出明显的不同性质。过渡金属二硫化物是一类具有非凡电子性质的二维材料，实际上可应用于下一代柔性纳米电子学。在所有的过渡金属硫族化物中，二硫化钼最具代表性，并且近期在场效应晶体管、光电子器件、生物传感器、新能源和生物成像技术等领域得到广泛的研究。

迄今为止，二硫化钼纳米片的制备方法分为两种，一种是自下而上，另一种是自上而下。前一种方法包括水热合成法和化学气相沉积法可以生产大面积超薄膜，但通常需要苛刻的反应条件并使后处理复杂化。后一种方法包括最简单的方法机械剥离，可以产生非常好的结晶质量的纳米片用于基础研究，但由于极低的产率，不能实际应用。为了降低成本和效率，由于其低制造成本和大规模生产的优势，液相剥离已经得到迅速发展。

二硫化钼晶体是垂直堆叠的结构，层与层之间通过范德华力结合在一起，块体的二硫化钼是半导体，有1.2eV的间接带隙，而单层的二硫化钼是直接带隙半导体，带隙宽度为1.8eV。单层二硫化钼由三层原子层构成，中间一层为钼原子层,上下两层为硫原子层，钼原子层被两层硫原子层包夹形成类“三明治”结构，钼原子与硫原子以共价键结合形成二维原子晶体，单层的二硫化钼厚度仅为0.65nm，可以使用胶带或锂离子插层分离，大面积的薄膜也可以通过气相沉积或使用二硫化钼分散液制备获得。但是机械剥离法和气相沉积法都存在无法大批量生产的问题，多作为实验室研究使用，而化学剥离和离子插层法虽然可以获得大量的纳米片，但所使用的溶剂以及整体的工艺存在较大的安全隐患。例如，中国专利CN104310482A和中国专利CN103480856A报道了使用正丁基锂在高纯氩气的反应条件下对二硫化钼进行插层剥离，虽然得到了大量的二硫化钼纳米片，但反应成本过高，且正丁基锂对周边环境和使用者有着严重的健康危害，化学反应活性很高，遇空气接触着火，遇水剧烈反应，显然使用该方法存在着极大的安全隐患。中国专利CN104495935A报道了使用氧化剂的氧化还原反应来剥离二硫化钼获得纳米片的方法，该方法容易导致对原始二硫化钼的化学性质和结构产生本质的改变，从而影响后续材料的使用。中国专利CN105668631A和中国专利CN107827157A报道了使用有机溶剂对二硫化钼进行液相剥离的方法，但该类方法普遍存在有机溶剂难去除、环境不友好、生物不相容等问题，所以选择一种对有效剥离且生物相容的剥离剂对二维材料在未来生物医学领域的应用至关重要。

发明内容

本发明的目的在于提供操作更为简单、反应条件绿色、全程不使用任何对人体与环境有害的试剂来获得高产率的一种生物相容性二硫化钼液相剥离的方法。

本发明包括以下步骤：

1)将羊毛纤维脱脂溶解并配制羊毛角蛋白剥离剂的水溶液；

2)将二硫化钼粉末分散在羊毛角蛋白剥离剂水溶液中，制得混合溶液；

3)将步骤2)得到的混合溶液超声剥离，通过冷却水循环系统保证剥离过程的温度始终恒定，得二硫化钼原始分散液，离心处理，去除未剥离的块体，实现生物相容性二硫化钼液相剥离。