CN107540882A - 一种多功能壳聚糖复合海绵的制备方法及应用 - Google Patents

Abstract

一种多功能壳聚糖复合海绵的制备方法及应用，涉及一种具有杀菌和油水分离为一体的多功能油水分离海绵的制备方法及应用。本发明的水下超疏油CS‑GO可用于制造一种具有杀菌和抗生物粘附的油下超亲水吸水海绵。壳聚糖是一种生物环保材料，其生物相容性和可降解性好，便于二次回收，且不会引起任何污染。将壳聚糖与氧化石墨烯复合制备具有高比表面积的复合海绵材料，将有望实现抑菌，低毒的高效油水分离材料。有望解决了现在许多漏油污染和油水分离过程的生物黏附问题。采用冰模板法制备的壳聚糖油下超亲水海绵，海绵多孔孔径为20‑300μm。吸附容量达到50‑200g/g，测试分离效率可以达到99.5％以上。

Description

一种多功能壳聚糖复合海绵的制备方法及应用

技术领域

本发明涉及一种多功能壳聚糖复合海绵的制备方法及应用。

背景技术

随着海洋石油泄漏的频繁发生和工业含油废水的不断排放，水污染问题已经严重威胁到生态***，油水分离已经成为全球性的需要迫切解决的问题。目前，针对这一需求，许多油水分离材料相继被开发，他们表现出了优秀的油水分离性质。2004年，江雷等人提出重力驱动油水分离材料的概念，最初的油水分离网被制备出，随后大量研究致力于该种油水分离材料的开发。但是目前已有的油水分离材料仅仅具有油水分离功能，而在污水中还存在着大量的有害细菌，因此，仅仅实现油水分离过程是不够的。还应对分离后的污水进行杀菌消毒，才可实现二次利用。多步骤的水处理过程大大增加了操作的繁琐性和成本。开发一种集油水分离和杀菌功能为一体的多功能材料成为当前的一种迫切需求。为此，本发明提出了一种新的思路应用于杀菌和除水一体式多功能海绵的制备。

壳聚糖是一种丰富的天然高分子材料，也是自然界中唯一的碱性多糖。其可以从虾、蟹和昆虫壳骨架中提取，因此具有可再生的性质。壳聚糖具有生物相容性好、易生物降解、无毒、环境友好等特性。抗菌材料广泛应用于日常生活且有效地保护着人类的健康。目前普遍存在的杀菌材料包括抗生素、金属离子和季铵化合物，这些材料可以防止微生物在材料表面吸附和扩散。然而，这些材料存在环境污染，生物抗药性及处理过程复杂，成本高等缺点。近几年，研究者发现氧化石墨烯具有优秀的杀菌性质，对抑制大肠杆菌生长非常有效，且不会伤害到人体细胞。其杀菌原理一方面是由于氧化石墨烯片层上大量的官能团与细菌相互作用使其被隔离，最后因缺乏营养导致死亡。另一方面，氧化石墨烯尖锐的边缘可对细菌产生物理伤害。

本发明采用冷冻干燥法制备GO-CS复合海绵，并将其进行油水分离和杀菌应用。由于壳聚糖和氧化石墨烯表面既具有亲水基团又具有亲油基团，直接将干燥的GO-CS复合海绵用于油水混合物中吸附，将会导致不具有选择性的吸附。GO-CS复合海绵表面喷涂一层水后形成水凝胶层，由于水层具有排斥油的作用，油将不能通过水凝胶层，而内部的干燥海绵是大的水存储器，这种复合结构保证对油水混合物选择性的分离，且具有高的吸附容量。将所制备的壳聚糖海绵完全浸入水中，控制浸润时间为0.5-5s外部水凝胶层厚度为0.5-4mm。控制壳聚糖水凝胶层的厚度可以保证在完全斥油的情况下尽量大的吸附容量。壳聚糖海绵由于孔内被水填满，外部形成壳聚糖水凝胶，内部是壳聚糖海绵，形成复合结构。该结构壳聚糖具有水下超疏油和油下超亲水的性质，即可实现在油水界面的选择性吸水。因此本发明设计的氧化石墨烯-壳聚糖复合海绵可以良好的进行油水分离和杀菌应用。

而在已有相关类似的复合海绵的制备方法均达不到同时进行油水分离和杀菌的应用，例如发明专利“一种聚乙烯醇-壳聚糖-氧化石墨烯海绵及其制备方法”中利用发泡剂发泡的方法制备了聚乙烯醇-壳聚糖-氧化石墨烯复合海绵，该专利的制备采用了不同的方法制备了亲水的海绵复合物，由于该海绵在制备过程中加入了无机酸和甲醛作为辅助制剂，在发泡过程中，聚乙烯醇和氧化石墨表面的羟基被大大的消耗，影响了其杀菌功能，最终影响了油水分离和杀菌效果的共同性质。此外，在专利“一种石墨烯/壳聚糖多孔海绵吸油材料的制备方法”中同样在石墨烯和壳聚糖的混合溶液中加入了戊二醛作为交联剂，得到了石墨烯-壳聚糖复合海绵。由于戊二醛的加入，所制备的复合海绵具有亲油疏水的性质，而石墨烯本身不含有含氧官能团，因此不具备杀菌作用，仅仅具有油水分离功能。

本发明基于无污染壳聚糖和低毒的氧化石墨烯为材料，以绿色环保的冰晶作为模板，制备出三维结构氧化石墨烯-壳聚糖复合海绵。该海绵经过预浸润处理可以有效的用于油下吸水和杀菌的应用。这种绿色环保，简单低成本的方法非常有望实现工业化生产，用于大规模水净化处理的应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种多功能壳聚糖复合海绵的制备方法及应用，采用冰模板法制备大孔结构氧化石墨烯-壳聚糖海绵。该复合海绵既可以实现油水分离过程，又起到杀菌作用。氧化石墨烯表面的含氧官能团和独特的结构可以有效的抑制细菌生长，破坏细菌细胞膜结构，使细胞膜破裂细胞质流出最终导致细菌死亡。另一方面，壳聚糖是一种生物环保材料，其生物可降解性好，便于二次回收，且不会引起二次污染，大的比表面积保证了其良好的吸附性能。解决了现在已有油水分离产品的制备方法中的高污染，高成本，需要大型仪器等的限制。因此，GO-CS复合海绵是一种非常有前景的复合材料。本发明制备的复合结构壳聚糖油水分离材料有望成为未来油水分离发展的一个新概念和新方向。

本发明的复合结构油下超亲水壳聚糖海绵的制备方法步骤如下：

一种多功能壳聚糖GO-CS复合海绵的制备方法，其特征在于所述制备方法如下：(主题名称只能为一个不能同时为方法或者应用)(1)采用Hummer法制备GO纳米片，

a.氧化石墨的合成阶段：(一个权利要求只有一个句号)

首先在圆底烧瓶中加入30-200ml的浓硫酸和15-100ml的浓硝酸，在冰浴下磁力搅拌10-30分钟。然后缓慢加入4g天然鳞片石墨，剧烈搅拌，避免石墨团聚；待其分散均匀后，缓慢加入44g氯酸钾(速度控制在一小时内加完)；最后撤除冰浴，该反应在室温下反应50-150小时。由于该反应会产生大量的氯气，用氢氧化钠溶液来吸收反应产生的氯气；50-150小时之后，天然鳞片石墨就被氧化成了氧化石墨。

b.机械剥离阶段：

待反应完成后，将溶液倒入1000-2000ml的烧杯中，然后加去离子水稀释，用玻璃棒搅拌均匀之后，静置0.5-2小时。待溶液分层之后，抽滤，收集固体，然后将其用去离子水溶解在1000-2000ml的烧杯中，加入1-10％盐酸5-30ml，搅拌均匀之后，静置2-10小时，待溶液分层之后，抽滤，收集固体，如此重复两次。这时溶液的颜色由深绿色变成了浅绿色。然后静置一天，待溶液的颜色变成了暗红色后，用去离子水将其稀释成亮黄色。然后超声5-30分钟，接着离心，抽滤，收集滤液，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；

c.絮凝干燥阶段：

在氧化石墨烯溶液中加入5-50ml 1-10mol/L的氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌均匀后，静置10-60分钟，氧化石墨烯固体被絮凝出来，然后抽滤，收集固体。接着用乙醇洗涤至中性，以除去絮凝物当中的氢氧化钠；最后将固体在40℃下在真空干燥箱中干燥至恒重，即得到氧化石墨烯固体，经计算，大概可以得到1-20g氧化石墨烯固体；

(2)将氧化石墨烯与壳聚糖溶液混合

配制壳聚糖溶液(0.1-10wt％)，将溶解壳聚糖粉末(0.1-10g，Mw＝100-1000)在100毫升的醋酸水溶液(0.5-5wt％)中；将上述0.01-3g氧化石墨烯粉末加入壳聚糖的醋酸溶液中，继续搅拌0.5-10h；将氧化石墨烯和壳聚糖的混合溶液注入一个塑料模具中，并用保鲜膜密封，通过-20—-70℃完全冷冻10-60h，取出后放入冷冻干燥机中，冷冻干燥2-7天，干燥后的壳聚糖在室温干燥环境下放置24-72h，三维网络状GO-CS复合海绵是通过水冷冻成冰晶做为模板并干燥去除后形成。

一种权利要求1所述方法制备得到的多功能壳聚糖GO-CS复合海绵。

一种权利要求2所述多功能壳聚糖GO-CS复合海绵在油水分离方面的应用：

由于壳聚糖和氧化石墨烯表面既具有亲水基团又具有亲油基团，直接将干燥的GO-CS复合海绵用于油水混合物中吸附，将会导致不具有选择性的吸附。GO-CS复合海绵表面喷涂一层水后形成水凝胶层，由于水层具有排斥油的作用，油将不能通过水凝胶层，而内部的干燥海绵是大的水存储器，这种复合结构保证对油水混合物选择性的分离，且具有高的吸附容量。将所制备的壳聚糖海绵完全浸入水中，控制浸润时间为0.5-5s外部水凝胶层厚度为0.5-4mm。控制壳聚糖水凝胶层的厚度可以保证在完全斥油的情况下尽量大的吸附容量。壳聚糖海绵由于孔内被水填满，外部形成壳聚糖水凝胶，内部是壳聚糖海绵，形成复合结构。该结构壳聚糖具有水下超疏油和油下超亲水的性质，即可实现在油水界面的选择性吸水。具体步骤是将预浸润后的壳聚糖置于一定比例的油水混合物中，复合结构吸水后，膨胀，取出，得到了纯净的油相。

具体步骤为：步骤是将预浸润后的壳聚糖置于一定比例的油水混合物中，复合结构吸水后，膨胀，取出，得到了纯净的油相；吸附容量达到50-200g/g，测试分离效率可以达到99.5％以上。

一种权利要求2所述多功能壳聚糖GO-CS复合海绵在在杀菌方面的应用，具体步骤为；

(1)收集DH5大肠杆菌细胞，并将其稀释至8×10⁷/mL；

(2)将GO-CS复合海绵切成薄片，厚度为2-5mm，将GO-CS复合海绵铂片铺在100-200℃热处理过的培养基上(琼脂含量0.5-2.5％)，将整个培养基处于30-50℃环境下放置；

(3)将大肠杆菌转移至培养皿表面，在37℃下培养10-15h；采用菌落计数法测试，结果表明的存在下大肠杆菌死亡率高达90％-98.5％。

本发明提出了一种新的思路应用于杀菌和除水一体式多功能海绵的制备。实验参数可控，成本低，可用于制造具有杀菌功能的油水分离材料，该复合GO-CS海绵是三维网络结构，该结构具有大的比表面积有利于具有杀菌功能的GO最大可能的分布在表面，且微孔结构有利于水分的快速传播。吸水过程后的材料具有生物降解性，低毒性，二次回收方便的优点。

本发明采用冰模板法制备的氧化石墨烯和壳聚糖复合海绵，其三维多孔孔径为20-300μm。吸附容量达到50-200g/g，测试分离效率可以达到99.5％以上。杀菌率高达90％以上。

附图说明

图1 GO-CS海绵的制备及应用过程示意图；

图2 GO-CS海绵的微观形貌图；

图3 GO-CS海绵的油下吸水过程光学照片；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限如此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

实施例1：本实施方式按照如下步骤制备GO-CS复合海绵：

第1步采用Hummer法制备GO纳米片，

a.氧化石墨的合成阶段：

首先在圆底烧瓶中加入50ml的浓硫酸和25ml的浓硝酸，在冰浴下磁力搅拌20分钟。然后缓慢加入4g天然鳞片石墨，剧烈搅拌，避免石墨团聚。待其分散均匀后，缓慢加入44g氯酸钾(速度控制在一小时内加完)。最后撤除冰浴，该反应在室温下反应96小时。由于该反应会产生大量的氯气，用氢氧化钠溶液来吸收反应产生的氯气。96小时之后，天然鳞片石墨就被氧化成了氧化石墨。

b.机械剥离阶段：

待反应完成后，将溶液倒入1000ml的烧杯中，然后加去离子水稀释，用玻璃棒搅拌均匀之后，静置1小时。待溶液分层之后，抽滤，收集固体，然后将其用去离子水溶解在1000ml的烧杯中，加入2％盐酸10ml，搅拌均匀之后，静置4小时，待溶液分层之后，抽滤，收集固体，如此重复两次。这时溶液的颜色由深绿色变成了浅绿色。然后静置一天，待溶液的颜色变成了暗红色后，用去离子水将其稀释成亮黄色。然后超声20分钟，接着离心，抽滤，收集滤液，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液。

c.絮凝干燥阶段：

在氧化石墨烯溶液中加入20ml 5mol/L的氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌均匀后，静置30分钟，氧化石墨烯固体被絮凝出来，然后抽滤，收集固体。接着用乙醇洗涤至中性，以除去絮凝物当中的氢氧化钠。最后将固体在40℃下在真空干燥箱中干燥至恒重，即得到氧化石墨烯固体。经计算，大概可以得到5g氧化石墨烯固体。

第2步将氧化石墨烯与壳聚糖溶液混合

配制壳聚糖溶液(0.1-10wt％)，将溶解壳聚糖粉末(0.1-10g，Mw＝100-1000)在100毫升的醋酸水溶液(0.5-5wt％)中。将上述0.05g氧化石墨烯粉末加入壳聚糖的醋酸溶液中，继续搅拌5h。将氧化石墨烯和壳聚糖的混合溶液注入一个塑料模具中，并用保鲜膜密封，通过-40℃完全冷冻48h，取出后放入冷冻干燥机中，冷冻干燥3天，干燥后的壳聚糖在室温干燥环境下放置48h。三维网络状GO-CS复合海绵是通过水冷冻成冰晶做为模板并干燥去除后形成。

第3步对所制备的GO-CS复合海绵进行油水分离应用。将所制备的壳聚糖海绵完全浸入水中，控制浸润时间为2s外部水凝胶层厚度为2mm。壳聚糖海绵由于孔内被水填满，外部形成壳聚糖水凝胶，内部是壳聚糖海绵，形成复合结构。随后，将预浸润后的壳聚糖置于一定比例的油水混合物中，复合结构吸水后，膨胀，取出，得到了纯净的油相。吸附容量达到75g/g，测试分离效率可以达到99.5％以上。该油下吸水的应用可以适用于需要严格无水环境下的化学反应以及分离油水混合物。

第4步对所制备的GO-CS复合海绵进行杀菌应用

将步骤2中的GO-CS复合海绵应用于杀菌过程。具体步骤是收集DH5大肠杆菌细胞，并将其稀释至8×10⁷/mL。将GO-CS复合海绵切成薄片，厚度为3mm，将GO-CS复合海绵铂片铺在120℃热处理过的培养基上(琼脂含量1.5％)，将整个培养基处于40℃环境下放置。将大肠杆菌转移至培养皿表面，在37℃下培养12h。采用菌落计数法测试，结果表明的存在下大肠杆菌死亡率高达90％。

实施例2：本实施方式按照如下步骤制备GO-CS复合海绵：

第1步 采用Hummer法制备GO纳米片，

a.氧化石墨的合成阶段：

首先在圆底烧瓶中加入50ml的浓硫酸和25ml的浓硝酸，在冰浴下磁力搅拌20分钟。然后缓慢加入4g天然鳞片石墨，剧烈搅拌，避免石墨团聚。待其分散均匀后，缓慢加入44g氯酸钾(速度控制在一小时内加完)。最后撤除冰浴，该反应在室温下反应96小时。由于该反应会产生大量的氯气，用氢氧化钠溶液来吸收反应产生的氯气。96小时之后，天然鳞片石墨就被氧化成了氧化石墨。

b.机械剥离阶段：

待反应完成后，将溶液倒入1000ml的烧杯中，然后加去离子水稀释，用玻璃棒搅拌均匀之后，静置1小时。待溶液分层之后，抽滤，收集固体，然后将其用去离子水溶解在1000ml的烧杯中，加入2％盐酸10ml，搅拌均匀之后，静置4小时，待溶液分层之后，抽滤，收集固体，如此重复两次。这时溶液的颜色由深绿色变成了浅绿色。然后静置一天，待溶液的颜色变成了暗红色后，用去离子水将其稀释成亮黄色。然后超声20分钟，接着离心，抽滤，收集滤液，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液。

c.絮凝干燥阶段：

在氧化石墨烯溶液中加入20ml 5mol/L的氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌均匀后，静置30分钟，氧化石墨烯固体被絮凝出来，然后抽滤，收集固体。接着用乙醇洗涤至中性，以除去絮凝物当中的氢氧化钠。最后将固体在40℃下在真空干燥箱中干燥至恒重，即得到氧化石墨烯固体。经计算，大概可以得到5g氧化石墨烯固体。

第2步 将氧化石墨烯与壳聚糖溶液混合

配制壳聚糖溶液(0.1-10wt％)，将溶解壳聚糖粉末(0.1-10g，Mw＝100-1000)在100毫升的醋酸水溶液(0.5-5wt％)中。将上述0.08g氧化石墨烯粉末加入壳聚糖的醋酸溶液中，继续搅拌5h。将氧化石墨烯和壳聚糖的混合溶液注入一个塑料模具中，并用保鲜膜密封，通过-40℃完全冷冻48h，取出后放入冷冻干燥机中，冷冻干燥3天，干燥后的壳聚糖在室温干燥环境下放置48h。三维网络状GO-CS复合海绵是通过水冷冻成冰晶做为模板并干燥去除后形成。

第3步对所制备的GO-CS复合海绵进行油水分离应用。将所制备的壳聚糖海绵完全浸入水中，控制浸润时间为2s外部水凝胶层厚度为2mm。壳聚糖海绵由于孔内被水填满，外部形成壳聚糖水凝胶，内部是壳聚糖海绵，形成复合结构。随后，将预浸润后的壳聚糖置于一定比例的油水混合物中，复合结构吸水后，膨胀，取出，得到了纯净的油相。吸附容量达到75g/g，测试分离效率可以达到99.5％以上。该油下吸水的应用可以适用于需要严格无水环境下的化学反应以及分离油水混合物。

第4步对所制备的GO-CS复合海绵进行杀菌应用

将步骤2中的GO-CS复合海绵应用于杀菌过程。具体步骤是收集DH5大肠杆菌细胞，并将其稀释至8×10⁷/mL。将GO-CS复合海绵切成薄片，厚度为3mm，将GO-CS复合海绵铂片铺在120℃热处理过的培养基上(琼脂含量1.5％)，将整个培养基处于40℃环境下放置。将大肠杆菌转移至培养皿表面，在37℃下培养12h。采用菌落计数法测试，结果表明的存在下大肠杆菌死亡率高达92％。

实施例3：本实施方式按照如下步骤制备GO-CS复合海绵：

第1步 采用Hummer法制备GO纳米片，

a.氧化石墨的合成阶段：

首先在圆底烧瓶中加入50ml的浓硫酸和25ml的浓硝酸，在冰浴下磁力搅拌20分钟。然后缓慢加入4g天然鳞片石墨，剧烈搅拌，避免石墨团聚。待其分散均匀后，缓慢加入44g氯酸钾(速度控制在一小时内加完)。最后撤除冰浴，该反应在室温下反应96小时。由于该反应会产生大量的氯气，用氢氧化钠溶液来吸收反应产生的氯气。96小时之后，天然鳞片石墨就被氧化成了氧化石墨。

b.机械剥离阶段：

待反应完成后，将溶液倒入1000ml的烧杯中，然后加去离子水稀释，用玻璃棒搅拌均匀之后，静置1小时。待溶液分层之后，抽滤，收集固体，然后将其用去离子水溶解在1000ml的烧杯中，加入2％盐酸10ml，搅拌均匀之后，静置4小时，待溶液分层之后，抽滤，收集固体，如此重复两次。这时溶液的颜色由深绿色变成了浅绿色。然后静置一天，待溶液的颜色变成了暗红色后，用去离子水将其稀释成亮黄色。然后超声20分钟，接着离心，抽滤，收集滤液，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液。

c.絮凝干燥阶段：

在氧化石墨烯溶液中加入20ml 5mol/L的氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌均匀后，静置30分钟，氧化石墨烯固体被絮凝出来，然后抽滤，收集固体。接着用乙醇洗涤至中性，以除去絮凝物当中的氢氧化钠。最后将固体在40℃下在真空干燥箱中干燥至恒重，即得到氧化石墨烯固体。经计算，大概可以得到5g氧化石墨烯固体。

第2步 将氧化石墨烯与壳聚糖溶液混合

配制壳聚糖溶液(0.1-10wt％)，将溶解壳聚糖粉末(0.1-10g，Mw＝100-1000)在100毫升的醋酸水溶液(0.5-5wt％)中。将上述0.01g氧化石墨烯粉末加入壳聚糖的醋酸溶液中，继续搅拌5h。将氧化石墨烯和壳聚糖的混合溶液注入一个塑料模具中，并用保鲜膜密封，通过-40℃完全冷冻48h，取出后放入冷冻干燥机中，冷冻干燥3天，干燥后的壳聚糖在室温干燥环境下放置48h。三维网络状GO-CS复合海绵是通过水冷冻成冰晶做为模板并干燥去除后形成。

第3步对所制备的GO-CS复合海绵进行油水分离应用。将所制备的壳聚糖海绵完全浸入水中，控制浸润时间为2s外部水凝胶层厚度为2mm。壳聚糖海绵由于孔内被水填满，外部形成壳聚糖水凝胶，内部是壳聚糖海绵，形成复合结构。随后，将预浸润后的壳聚糖置于一定比例的油水混合物中，复合结构吸水后，膨胀，取出，得到了纯净的油相。吸附容量达到75g/g，测试分离效率可以达到99.5％以上。该油下吸水的应用可以适用于需要严格无水环境下的化学反应以及分离油水混合物。

第4步对所制备的GO-CS复合海绵进行杀菌应用

将步骤2中的GO-CS复合海绵应用于杀菌过程。具体步骤是收集DH5大肠杆菌细胞，并将其稀释至8×10⁷/mL。将GO-CS复合海绵切成薄片，厚度为3mm，将GO-CS复合海绵铂片铺在120℃热处理过的培养基上(琼脂含量1.5％)，将整个培养基处于40℃环境下放置。将大肠杆菌转移至培养皿表面，在37℃下培养12h。采用菌落计数法测试，结果表明的存在下大肠杆菌死亡率高达95％。

在下表中通过与实施例1-3相同含量的石墨烯和壳聚糖制备了不同方法制备的复合海绵，即聚乙烯醇-壳聚糖-氧化石墨烯海绵，石墨烯/壳聚糖多孔海绵和本申请GO-CS复合海绵。杀菌效果和油水分离性质在相同的测试条件下结果如下：

表1不同实施方法制备的复合海绵功能对比

由表1的内容可以看出，本申请采用本申请GO-CS复合海绵与其它两种复合海绵相比具有更加优异的的杀菌效果和油水分离效率。

Claims (4)

1.一种多功能壳聚糖GO-CS复合海绵的制备方法，其特征在于所述制备方法如下：

(1)采用Hummer法制备GO纳米片，

a.氧化石墨的合成阶段：

首先在圆底烧瓶中加入30-200ml的浓硫酸和15-100ml的浓硝酸，在冰浴下磁力搅拌10-30分钟。然后缓慢加入4g天然鳞片石墨，剧烈搅拌，避免石墨团聚；待其分散均匀后，缓慢加入44g氯酸钾(速度控制在一小时内加完)；最后撤除冰浴，该反应在室温下反应50-150小时。由于该反应会产生大量的氯气，用氢氧化钠溶液来吸收反应产生的氯气；50-150小时之后，天然鳞片石墨就被氧化成了氧化石墨。

b.机械剥离阶段：

待反应完成后，将溶液倒入1000-2000ml的烧杯中，然后加去离子水稀释，用玻璃棒搅拌均匀之后，静置0.5-2小时。待溶液分层之后，抽滤，收集固体，然后将其用去离子水溶解在1000-2000ml的烧杯中，加入1-10％盐酸5-30ml，搅拌均匀之后，静置2-10小时，待溶液分层之后，抽滤，收集固体，如此重复两次。这时溶液的颜色由深绿色变成了浅绿色。然后静置一天，待溶液的颜色变成了暗红色后，用去离子水将其稀释成亮黄色。然后超声5-30分钟，接着离心，抽滤，收集滤液，得到均匀分散的氧化石墨烯溶液；

c.絮凝干燥阶段：

在氧化石墨烯溶液中加入5-50ml 1-10mol/L的氢氧化钠溶液，用玻璃棒搅拌均匀后，静置10-60分钟，氧化石墨烯固体被絮凝出来，然后抽滤，收集固体。接着用乙醇洗涤至中性，以除去絮凝物当中的氢氧化钠；最后将固体在40℃下在真空干燥箱中干燥至恒重，即得到氧化石墨烯固体，经计算，大概可以得到1-20g氧化石墨烯固体；

(2)将氧化石墨烯与壳聚糖溶液混合

配制壳聚糖溶液(0.1-10wt％)，将溶解壳聚糖粉末(0.1-10g，Mw＝100-1000)在100毫升的醋酸水溶液(0.5-5wt％)中；将上述0.01-3g氧化石墨烯粉末加入壳聚糖的醋酸溶液中，继续搅拌0.5-10h；将氧化石墨烯和壳聚糖的混合溶液注入一个塑料模具中，并用保鲜膜密封，通过-20—-70℃完全冷冻10-60h，取出后放入冷冻干燥机中，冷冻干燥2-7天，干燥后的壳聚糖在室温干燥环境下放置24-72h，三维网络状GO-CS复合海绵是通过水冷冻成冰晶做为模板并干燥去除后形成。

2.一种权利要求1所述方法制备得到的多功能壳聚糖GO-CS复合海绵。

3.一种权利要求2所述多功能壳聚糖GO-CS复合海绵在油水分离方面的应用，具体步骤为：步骤是将预浸润后的壳聚糖置于一定比例的油水混合物中，复合结构吸水后，膨胀，取出，得到了纯净的油相；吸附容量达到50-200g/g，测试分离效率可以达到99.5％以上。

4.一种权利要求2所述多功能壳聚糖GO-CS复合海绵在在杀菌方面的应用，具体步骤为；

(1)收集DH5大肠杆菌细胞，并将其稀释至8×10⁷/mL；

(2)将GO-CS复合海绵切成薄片，厚度为2-5mm，将GO-CS复合海绵铂片铺在100-200℃热处理过的培养基上(琼脂含量0.5-2.5％)，将整个培养基处于30-50℃环境下放置；

(3)将大肠杆菌转移至培养皿表面，在37℃下培养10-15h；采用菌落计数法测试，结果表明的存在下大肠杆菌死亡率高达90％-98.5％。