[发明专利]一种纳米氧化石墨烯及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种纳米氧化石墨烯，所述纳米氧化石墨烯在鳞片石墨基础上，通过含有羧基官能团和磺酸基官能团两种亲水性基团化学修饰。首先采用Hummer法将鳞片石墨氧化，再用超声法将氧化石墨烯片剥离，对氧化石墨烯片采用探头超声的方法碎化成纳米尺度，最后对碎化成纳米尺度的氧化石墨烯以水浴超声法进行羧酸化修饰引入羧基官能团，再用氨基C₁₀‑C₂₆烷基磺酸进行磺酸化修饰，在其边缘引入磺酸基官能团。所述纳米氧化石墨烯在水性分散介质中有优异的稳定性和分散性，并且载有农药活性成分后，在水中的有优异的分散性，不易结团，本发明氧化石墨烯制造成本低，有利于量产。这些均为纳米氧化石墨烯的推广与应用提供了有力保障。

技术领域

本发明涉及一种纳米碳质化合物，尤其涉及一种纳米氧化石墨烯及其制备方法和应用。

背景技术

纳米材料在生物医学领域具有广泛的应用前景。其中一个重要用途就是其作为载体，将药物输送到人体内特定的器官组织，从而起到靶向治疗的作用。用于载药体系的纳米材料，必须具有良好的生物相容性和较低的生物毒性，并且在生理条件下稳定，不发生聚集。这些要求一般通过纳米材料表面改性来实现。目前，较为常用的表面改性是对纳米材料表面进行聚乙二醇修饰。这样获得的纳米材料的生物相容性和生理条件下的稳定性都有显著提高。但是，这种方法存在一些缺点，即聚乙二醇修饰剂的价格昂贵，纳米材料的制备成本很高，如果应用于临床，势必会给消费者带来很大的经济负担。

氧化石墨烯是一种由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，它可以在氧化和超声的条件下利用市售块体石墨制得。这样制备的氧化石墨烯带有多种含氧基团，如羧基、羟基、环氧基等，这些亲水性基团使氧化石墨烯能够溶于水，并具有一定的稳定性。通过进一步的修饰，可以获得水稳定性更好的氧化石墨烯。但是，如CN200910183927.2制得氧化石墨烯虽然在某些含盐的溶液如磷酸缓冲液或细胞培养基中的稳定性较好，但是载有有效成分如农药有效成分阿维菌素入水稀释易结团，载有效成分如农药有效成分甲氨基阿维菌素苯甲酸盐的样品在溶液中很快凝聚不分散，因此限制了石墨烯在生物等领域，例如在农药应用中的研究及应用。

发明内容

为提高装载有效成分纳米氧化石墨烯在溶液，尤其是水中的稳定性，并低成本量产以满足其在农药应用等领域的深入研究及应用所需，本发明的目的在于设计一种纳米氧化石墨烯，并提供这种纳米氧化石墨烯的制备方法及应用。

本发明所用试剂均为市售。

实现本发明第一个目的的技术方案是：

一种纳米氧化石墨烯，含有羧基官能团和磺酸基官能团两种亲水性基团，所述磺酸基官能团为C₁₀-C₂₆烷烃磺酸基官能团。

优选地，前述的纳米氧化石墨烯，其长度和宽度均介于20nm-100nm，其厚度介于1nm-2nm。

实现本发明第二个目的的技术方案是：

纳米氧化石墨烯的制备方法，采用Hummer法将鳞片石墨氧化，继而采用超声法将氧化石墨烯片剥离，再对氧化石墨烯片采用探头超声的方法碎化成纳米尺度，对碎化成纳米尺度的氧化石墨烯以水浴超声法进行羧酸化修饰引入羧基官能团，再用氨基烷基磺酸进行磺酸化修饰边缘引入磺酸基官能团，其特征在于：所述氨基烷基磺酸为氨基C₁₀-C₂₆烷基磺酸。

优选地，用于所述羧酸化修饰的化学物质为α-卤代羧酸化合物及其衍生物。

进一步，所述氨基烷基磺酸为氨基C₁₂-C₁₈烷基磺酸。

进一步，所述氨基C₁₂-C₁₈烷基磺酸包括氨基十二烷基磺酸、氨基十四烷基磺酸、氨基十六烷基磺酸、氨基十八烷基磺酸中的一种或数种的组合。