[發明專利]制備還原氧化石墨烯/納米四氧化三鐵復合磁性吸附劑的方法

在審

• 申請號: 201710286765.X
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107081128A
• 公開（公告）日: 2017-08-22
• 發明（設計）人: 葛紅山;林振坤;金春燕;錢華;蘇宇;齊金霞
• 申請（專利權）人: 泰州市人民醫院;溫州醫科大學附屬第二醫院;溫州醫科大學附屬育英兒童醫院
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 溫州名創知識產權代理有限公司33258
• 代理人: 陳加利

技術領域

本發明屬于吸附劑材料制備領域，具體是制備還原氧化石墨烯/納米四氧化三鐵復合磁性吸附劑的方法。

背景技術

石墨烯是一種新穎的碳材料，具有特殊的二維結構，蘊含豐富而新奇的物理現象，表現出許多優異的性質，其中包括電學，光學，熱學及力學性質。隨著對石墨烯的研究越來越深入，科學家們認為，石墨烯有望徹底變革材料科學領域。石墨烯的性質為其廣泛的應用范圍奠定了基礎，有望在高性能納米電子器件、復合材料、場發射材料、氣體傳感器及能量存儲等領域獲得廣泛應用。

還原氧化石墨烯（rGO）是石墨烯主要的衍生物之一，指通過化學或熱處理等方法不完全去除氧化石墨烯中的含氧官能團后得到的一種二維碳材料。rGO的物理化學性質介于石墨烯和氧化石墨烯之間，但是在結構和功能上顯示出許多獨特的優勢。將其作為催化載體時可顯示出比石墨烯和GO更大的比表面積和電化學活性（參看王澤高，石墨烯薄膜與還原氧化石墨烯粉末的可控制備及摻雜效應研究，電子科技大學博士學位論文，2014）。最新研究發現，rGO具有優異的吸附性能，是一種很有潛力的吸附劑材料（參看 Ding Wang et.al, Pt Nanocatalysts Supported on Reduced Graphene Oxide for Selective Conversion of Cellulose or Cellobiose to Sorbitol, ChemSusChem 2014, 7: 1398-1406）。

四氧化三鐵（Fe₃O₄）納米微球具有良好的磁響應能力，是一種被普遍使用的吸附劑載體。吸附劑與Fe₃O₄復合之后，被賦予超順磁性，可以直接分散在水相中對目標物進行吸附，然后使用外加磁場分離，不僅簡化了操作程序，同時大幅度提高了吸附效率。因此，各種類型rGO與納米Fe₃O₄復合磁性吸附劑的制備成為吸附劑研究領域的研究熱點。

溶劑熱法是目前最常采用的一種rGO/Fe₃O₄制備方法。例如，湯振華等以氧化石墨和FeCl₃為原料，二乙二醇為溶劑，采用一步溶劑熱法合成了rGO/Fe₃O₄復合物，并應用于有機磷農藥的吸附與檢測（參看湯振華等，四氧化三鐵/還原氧化石墨烯合成及其在有機磷農藥檢測中應用研究，食品工業科技，2014, 35(21): 306-309）；邱霞琴等以氧化石墨和FeSO₄為原料，乙二醇為溶劑，制備rGO/Fe₃O₄納米復合物并應用于果蔬中菊酯類農藥的吸附與檢測（參看邱霞琴等，磁性石墨烯納米復合物在菊酯類農殘檢測中的應用研究，食品工業科技，2016, 37(12): 76-79）。溶劑熱法制備rGO/Fe₃O₄具有操作簡單、容易掌握的優點，但是存在反應不均勻、氧化石墨烯還原效率低等問題，造成rGO/Fe₃O₄復合物結構不穩定性，進而影響磁響應能力。這一缺陷嚴重阻礙了rGO/Fe₃O₄的制備和應用，亟待解決。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺點和不足，而提供一種操作工藝簡單、經濟環保、磁性良好的制備還原氧化石墨烯/納米四氧化三鐵復合磁性吸附劑的方法。

為實現上述目的，本發明的技術方案是制備還原氧化石墨烯/納米四氧化三鐵復合磁性吸附劑的方法，包括以下步驟：

（1）配置反應物體系并混合均勻得到反應物混合溶液，該反應物體系包括有水/乙二醇二元溶劑、氧化石墨烯、六水合氯化鐵、檸檬酸鈉和乙酸鈉，其中，水和乙二醇添加體積比為1/5，氧化石墨烯與水/乙二醇二元溶劑的添加比為3 mg/mL，六水合氯化鐵的質量是氧化石墨烯質量的2-5倍，六水合氯化鐵、檸檬酸鈉、乙酸鈉三者質量比為1/0.4/3；

將反應物混合溶液轉移至反應釜中；

（2）采用水/乙二醇共熱法制備復合磁性吸附劑，將反應釜置于馬弗爐中，反應溫度為180-200℃，反應時間為8-12小時，將反應產物充分清洗并磁分離后真空干燥獲得還原氧化石墨烯/納米四氧化三鐵復合磁性吸附劑。