石墨烯基/稀土配合物纳米复合材料的设计合成及生物活性研究

石墨烯基材料由于具有比表面积大、生物兼容性好、对正常细胞毒性小等特性，正逐渐成为材料、化学、生物医药、纳米科技等领域交叉的研究热点。稀土配合物已被证实具有一定的抗菌和抗肿瘤活性，但在生物活性、热稳定性以及生物安全性方面还有待提高。设计合成新型石墨烯基/稀土配合物纳米复合材料是解决这一难题的有效途径。本课题拟通过原位复合技术在溶液体系合成石墨烯基/稀土配合物纳米复合材料；考察原料的配比、pH值、浓度、还原方法等对复合材料的组成、结构和形貌的影响；分析纳米复合材料的抗菌、抗肿瘤活性并阐明组成、结构和生物活性之间的构效关系; 理解纳米复合材料对细菌和肿瘤细胞的作用机制。本课题旨在探索经济实用合成石墨烯基/稀土配合物纳米复合材料的技术路线，为设计和开发基于石墨烯基/稀土配合物的新型高效低毒生物医用纳米复合材料奠定基础，同时为我国丰富稀土资源的综合利用和稀土功能材料产业化发展开拓新的思路。

纳米复合材料的组成、结构、形貌等参数是影响其性能的主要原因，设计简单可行的合成方法是制备具有可控纳米复合结构和优异性能的功能材料的关键。本研究中我们首先制备出高质量的氧化石墨烯前驱体材料，随后我们结合静电作用力、离子交换、水热处理等技术和手段，将石墨烯基材料与稀土配合物以及其他功能材料有效组装，制备出不同氧化石墨烯添加量、不同摩尔比组成的具有可控结构的纳米复合材料。研究结果表明：所获得氧化石墨烯/稀土配合物纳米复合材料不仅具有可控的纳米复合界面和增强的热稳定性，还具有广谱的抗菌杀菌活性。最佳的纳米复合材料样品最小抑菌浓度小于100 ppm，其最小杀菌浓度大部分不超过200 ppm，其抑菌杀菌效果明显要比纯的稀土配合物要好。项目所制备出的其他石墨烯基纳米复合材料不仅界面复合均匀，而且对可见光有更强的吸收和利用能力。性能测试表明该类纳米复合材料具备双功能，不仅具有优异的杀菌抗菌活性，同时在太阳光的驱动下，能够高效去除污染水环境中常见的有毒有害有机污染物。该系列石墨烯基纳米复合材料的设计合成为制备新型功能材料开拓了新的思路，其优异的性能也为研制新型纳米抗菌材料和高效环境净化材料奠定了良好的技术基础。