[发明专利]一种柔性氧化石墨烯/AuNRs复合纤维催化剂的制备方法及使用方法

说明书

本发明涉及一种柔性氧化石墨烯/AuNRs复合纤维的制备方法及用于催化对硝基苯酚的使用方法，采用改良的种子生长法制备出Zeta电位为正的金纳米棒(AuNRs)，采用改进的Hummers法制备出Zeta电位为负的氧化石墨烯溶液，之后将二者以静电吸附的方式结合，并通过湿法纺丝和凝固浴固化的方法制备出柔性氧化石墨烯/AuNRs复合纤维。本发明制备的纤维可应用于催化还原对硝基苯酚(4‑NP)制对氨基苯酚(4‑AP)，解决了现有技术中催化效率低、稳定性和生物相容性差、回收过程复杂等问题，具有易回收、操作便利、效率高等优点，在医药、农药和染料等多个领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于纳米能源材料、炭材料和催化材料等领域，涉及一种用于催化对硝基苯酚的高稳定性易回收的柔性氧化石墨烯/AuNRs复合纤维催化剂的制备方法及使用方法。

背景技术

对氨基苯酚(4-AP)是一种重要的精细化工中间体，在医药、农药和染料等多个领域有广泛的应用。目前，常用铁粉还原、催化加氢、电化学还原等方法催化还原对硝基苯酚(4-NP)制备4-AP。然而，这些还原方法有较为明显的缺点，铁粉还原会造成难以处理的三废污染，催化加氢反应复杂，同时反应需要腐蚀性强酸，这些缺点限制了4-AP的大规模生产。用金属纳米颗粒催化硼氢化钠还原4-NP具有催化效率较高、绿色环保、易于操作等优点。目前，Pt、Au、Ag和Co等金属纳米粒子已被用于催化硼氢化钠还原4-NP。

为了提高金属纳米粒子的催化活性，引入载体来抑制金属纳米粒子的团聚是一种有效的方法，同时还可以增加活性位点。石墨烯具有比表面积大、电子传递速率快且稳定性高等优点。传统制备石墨烯基金属复合材料的方法是将石墨烯氧化后，再负载金属纳米颗粒，过程繁琐且需要用到大量强酸性与强氧化性药品，不符合“绿色化学”的要求。

金是一种贵金属材料，化学性质非常稳定，金纳米棒(AuNRs)沿袭了其体相材料这个性质，因此具有稳定性高、生物相容性强的优点，且具有非常丰富的化学和物理性质。AuNRs是一种由金原子组成的尺度从几纳米到上百纳米的纳米颗粒，具有独特的光电、光热、光化学、以及分子生物学性质，因此，近年来AuNRs在材料科学界受到了大量的关注。

对于催化而言，催化剂的选择决定了是否能快速催化得到稳定、均一和纯净的产物。专利CN110227479A中公开了一种磁性钼基催化剂在对硝基苯酚催化中的应用方法。所述方法将对硝基苯酚、磁性钼基催化剂和还原剂混合进行催化还原反应，得到对氨基苯酚，催化效率可观，然而，此类催化剂的活性热点长期暴露于空气中，贵金属极易被氧化，从而导致其稳定性较低。除此之外，此类催化剂通常是通过其磁性性质将其回收，需在外加磁场的作用下分离，再用蒸馏水和乙醇洗涤数次，再干燥回收，这使得催化剂的回收过程复杂，且不够绿色环保。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种柔性氧化石墨烯/AuNRs复合纤维催化剂的制备方法及用于催化对硝基苯酚的使用方法。所述性氧化石墨烯/AuNRs复合纤维用于催化4-硝基苯酚的稳定性高、易回收、催化效率和生物相容性优异。

技术方案

一种用于催化对硝基苯酚的高稳定性易回收的柔性氧化石墨烯/AuNRs复合纤维的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1、石墨粉的预氧化：采用磷酸插层法预氧化石墨粉；

步骤2、氧化石墨烯的制备：在0～5℃条件下，将氧化石墨粉、硝酸钠和浓硫酸，以质量比为0.2～2︰0.2～2︰20～120的比例搅拌混合，之后加入与混合物质量比为0.2～2︰2～20的高锰酸钾反应10～100min，随后，加入30～200mL去离子水，继续升温到70～100℃反应10～100min，待冷却至25℃时，经离子水和过氧化氢溶液洗涤，得到氧化石墨烯溶液；然后，将洗涤后的产物进行静止沉淀和透析纯化处理2～10天，得到高纯度氧化石墨烯溶液；

步骤3、金纳米棒AuNRs的制备：