[發(fā)明專利]一種石墨烯/殼聚糖/氧化亞銅復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410811364.8
• 申請日: 2014-12-23
• 公開（公告）號: CN104588110A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王明花;何領(lǐng)好;董華東;彭東來;蔡立芳;張宏忠;楊藝曉;張帥;張治紅
• 申請（專利權(quán)）人: 鄭州輕工業(yè)學(xué)院
• 主分類號: B01J31/28
• 分類號: B01J31/28;B01J20/24;C02F1/30;C02F101/38
• 代理公司: 鄭州睿信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 41119
• 代理人: 牛愛周

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光催化劑制備及應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯/殼聚糖/氧化亞銅復(fù)合材料及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

難降解有機廢水的治理作為環(huán)保領(lǐng)域的重要課題已受到全球范圍的重視，為治理這些廢水，保護環(huán)境，人們經(jīng)過長期努力，已建立了許多凈化處理廢水的技術(shù)，常用的有物理法、化學(xué)法、生物法等，這些方法各有其優(yōu)缺點，大都對污染物降解不徹底、容易造成二次污染、設(shè)備投資大、操作費用過高等。隨著國家對環(huán)保要求的提高，現(xiàn)有的單一技術(shù)難以滿足廢水達標(biāo)排放的要求，因此有必要探索高效、無害化的新技術(shù)。

在處理有機物污染中，光催化氧化還原反應(yīng)具有簡單易行、經(jīng)濟實用、無二次污染等一系列優(yōu)點，常見的一些光催化材料如TiO₂、ZnO及其與其他物質(zhì)的復(fù)合物，都能達到比較高的光催化效率，但是常用的銳鈦相二氧化鈦的禁帶寬度為3.2eV，須在紫外光下才可使電子激發(fā)，發(fā)揮光催化效應(yīng)，在實際應(yīng)用中會產(chǎn)生較高的運作成本。氧化亞銅(Cu₂O)的禁帶寬度為2.17eV，能在波長400-800nm的可見光下激發(fā)，因此其在太陽光下就可進行光催化反應(yīng)，具有廣泛應(yīng)用于環(huán)境污染治理的潛力，受到越來越多人的關(guān)注。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的第一個目的在于提供一種石墨烯/殼聚糖/氧化亞銅復(fù)合材料，該復(fù)合材料可用于有機廢水處理，在大量吸附水中的有機污染物的同時可對其進行光催化降解，并且無二次污染。

本發(fā)明第二個目的在于提供一種石墨烯/殼聚糖/氧化亞銅復(fù)合材料的制備方法。

本發(fā)明第三個目的提供一種石墨烯/殼聚糖/氧化亞銅復(fù)合材料在制備可見光催化劑方面的應(yīng)用。

本發(fā)明第四個目的在于提供一種石墨烯/殼聚糖/氧化亞銅復(fù)合材料在制備用于有機廢水處理的可見光催化劑方面的應(yīng)用。

為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種石墨烯/殼聚糖/氧化亞銅復(fù)合材料，包括以下重量份數(shù)的組分：石墨烯1～3份、殼聚糖1～3份、氧化亞銅3～6份。

所述石墨烯為三維石墨烯。

所述三維石墨烯由以下方法制備得到：

1)取石墨、高錳酸鉀、濃硫酸，-4～0℃冷凍1h，之后裝入反應(yīng)釜，70～120℃反應(yīng)1～2h，冷卻后加水?dāng)嚢瑁与p氧水，攪拌分離出固體產(chǎn)物，洗滌固體產(chǎn)物至PH＝7.0，將產(chǎn)物冷凍干燥，得氧化石墨烯；

2)取步驟1)制備的氧化石墨烯，分散于水中，得氧化石墨烯混懸液，加入氨水，分散后加入還原劑，分散得分散液，將分散液在反應(yīng)釜中180℃反應(yīng)24h，冷卻后過濾出固體產(chǎn)物，干燥，制得三維石墨烯。

步驟1)中洗滌固體產(chǎn)物至PH＝7.0后，放入細胞粉碎機剝離1～2h。

步驟1)中所述冷凍干燥為控制真空度為90Pa，-56℃溫度下干燥24～36h。

步驟1)中所述的石墨與高錳酸的質(zhì)量比為1～2：3～6；1g石墨對應(yīng)稱取20～50ml濃硫酸；1～3g石墨對應(yīng)滴加3～5ml雙氧水。

步驟1)中所述的洗滌的具體方法為：用質(zhì)量濃度為0.1～2％的鹽酸，去離子水洗滌至PH＝7.0。

步驟2)中所述還原劑為水合肼。

步驟2)中氨水及還原劑的用量為：50～80mg的氧化石墨烯，對應(yīng)加入2～5ml氨水，1～5ml的水合肼。

步驟2)中所述干燥方法為80℃真空干燥。

所述的石墨烯/殼聚糖/氧化亞銅復(fù)合材料的制備方法為，具體操作步驟為：

1)取石墨烯分散在水中，得混懸液；取殼聚糖溶解到酸性溶液中得殼聚糖溶液；

2)取CuSO₄和還原劑溶解到水中，加入步驟1)制得的混懸液和殼聚糖溶液，調(diào)節(jié)PH＝10，得混合液；

3)將步驟2)制備的混合液在50～70℃條件下反應(yīng)4～8h，加入交聯(lián)劑，分離出固體產(chǎn)物，將固體產(chǎn)物洗滌干燥，即得石墨烯/殼聚糖/氧化亞銅復(fù)合材料。

所述的殼聚糖為納米殼聚糖。

所述納米殼聚糖由以下方法制備得到：溶解殼聚糖得殼聚糖溶液，在殼聚糖溶液中加入十六烷基三甲基溴化銨，攪拌完全分散后，邊攪拌邊加入Na₂SO₄溶液，分離出固體產(chǎn)物，洗滌干燥，得到納米殼聚糖。

上述殼聚糖與十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比為：15～25：1～3；1～3g殼聚糖對應(yīng)使用20～30ml質(zhì)量濃度10～30％Na₂SO₄溶液。