[發明專利]氧化石墨烯復合物與氧化鎳負載石墨烯復合物的制備方法與應用

有效

• 申請號: 201410146740.6
• 申請日: 2014-04-11
• 公開（公告）號: CN103933937A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發明（設計）人: 羅漢金;吳艷;王侯
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30;C02F1/28;C02F1/58;C02F1/62
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

?本發明涉及無機及有機污染物吸附劑領域，特別涉及氧化石墨烯復合物與氧化鎳負載石墨烯復合物的制備方法與應用。

背景技術

由于工業的快速發展和人們生活水平的不斷提高，重金屬廢水對環境的污染日趨嚴重。在大量鎳污染的環境中會高發皮膚病，粉末狀鎳與一氧化碳化合生成四羰基鎳，通過呼吸道進入人體后會出現肺出血、浮腫、毛細血管壁脂肪變性并發呼吸障礙以及呼吸系統癌癥等，四羰基鎳已被確認是一種致癌物質。人們在逐漸認識到重金屬鎳污染對環境，特別是對人類自身產生的危害后，研究了多種治理重金屬鎳污染的技術。目前去除水體系中的Ni²⁺有化學沉淀、化學還原、離子交換、膜分離、生物凝絮等多種方法，這些方法因成本相對較高或不可再生，或容易造成二次污染，在應用方面受到限制。吸附法是一種設備投資少，操作簡單、高效且易于廣泛應用的去除水溶液中有機污染物的方法，而改善吸附法的關鍵在于開發更加高效、環保、價廉的新型吸附材料。

當前，大量的吸附材料被報道用來去除水體中的重金屬鎳，例如活性炭、粉煤灰、生物質吸附劑等。由于具有極大的比表面積，納米材料被視為一種更高效率的吸附材料，有利于去除水溶液中的重金屬鎳。自從氧化石墨烯被首次研制出來后，由于其優異的物理化學性質，如極大的比表面積、優異的機械強度、高電導率與熱導率等，在化學電源、光電子器件和多相催化等領域已獲得了廣泛的關注。然而，許多研究人員僅研究重金屬鎳離子的吸附而很少關注對吸附鎳飽和后的吸附劑進行進一步利用。本發明將吸附鎳后的飽和吸附劑用還原劑還原，然后將其加入含酚廢水中進行催化降解研究。

含酚廢水來源廣泛，它是許多化工生產過程中的原料，也是工業企業生產過程中的副產物。酚類化合物對人體健康危害很大，飲用水中酚類化合物要求不超過0.002mg/L。其次酚類化合物對農作物和水中生活的生物都有毒害作用。此外，大量酚類化合物排放到水體中對生態環境也會造成極大地傷害。因此，含酚廢水排入環境之前必須進行有效的處理。去除水中酚類化合物方法有生化法、物理化學法和化學法。生化法投資少且降解比較徹底，但對可生化程度不高的酚類化合物而言，降解效果不太好，且只適用于苯酚濃度在50～500mg/L的苯酚溶液。物理化學法萃取步驟操作復雜，溶劑的損失會降低經濟效益，同時會給環境帶來新的污染。化學氧化法是應用較為廣泛的一種方法，它具有分解速度快、氧化能力強、對苯酚的去除率高，最終的氧化產物為二氧化碳和水，無二次污染等優點。

近年來，雖然已有研究表明石墨烯可以去除水中污染物，但是石墨烯的團聚作用，不僅減少了石墨烯的比表面積，還不利于分散在溶液中，這限制了其在水溶液中對污染物的去除應用。目前，以農業副產物或廢棄物作為生物吸附劑處理含有重金屬的廢水日益引起研究者的關注。樟木屑是一種年產量很大的農業副產物，表面有很多活性官能團，如羥基、羧基、氨基等，這些官能團可以與重金屬離子成鍵或絡合，此外樟木屑的多孔結構使溶液很容易滲透進入木屑內部，因此加快吸附速度。羧甲基纖維素是由纖維素，氯乙酸和氫氧化鈉混合反應產生的陰離子多糖，且是廉價無毒的，可再生的，可生物降解的和可修飾的天然聚合物。羧甲基纖維素可形成高粘度的膠體溶液，有粘著、增稠、流動、乳化分散、賦形、保水、保護膠體、薄膜成型等特性。

發明內容

本發明的目的之一在于克服現有技術的缺陷，提供一種氧化石墨烯復合物與氧化鎳負載石墨烯復合物的制備方法與應用。

本發明的目的通過以下技術方案實現：

一種氧化石墨烯復合物的制備方法，包括以下步驟：

（1）將氧化石墨烯分散在水中，通過超聲分散后制得氧化石墨烯懸浮液；

（2）在步驟（1）得到的氧化石墨烯懸浮液中加入樟木屑和羧甲基纖維素，充分攪拌，反應后得到反應溶液；其中，氧化石墨烯、樟木屑和羧甲基纖維素的質量比為2∶1∶（4～6）；

（3）將步驟（2）得到的反應溶液進行抽濾、洗滌和冷凍干燥，得到復合型氧化石墨烯吸附劑，即氧化石墨烯復合物。

上述氧化石墨烯復合物制備方法中，步驟（1）中所述超聲分散的時間為30min～60min；所述氧化石墨烯懸浮液的濃度為4mg/mL～6mg/mL。

上述氧化石墨烯復合物制備方法中，步驟（2）所述反應的反應溫度為50℃~55℃；所述反應的反應時間為3h～5h。

一種氧化石墨烯復合物，所述復合型氧化石墨烯吸附劑包含氧化石墨烯、樟木屑和羧甲基纖維素。所述樟木屑通過化學鍵作用插入層狀石墨烯的邊緣或表層，所述樟木屑通過化學鍵作用鑲嵌在層狀石墨烯的邊緣或表層。