[發(fā)明專利]一種石墨烯吸附材料

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811045336.4
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN108993447A
• 公開（公告）日: 2018-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張慧;張羽
• 申請（專利權(quán)）人: 四川力智久創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)運營有限公司
• 主分類號: B01J20/26
• 分類號: B01J20/26;C02F1/28;B01J20/30;C02F101/30
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本發(fā)明公開了一種石墨烯吸附材料，它是由氧化石墨烯表面接枝EDC和NHS交聯(lián)接枝，加入沒食子酸混合反應(yīng)，最后水合肼還原得到的改性石墨烯。本發(fā)明石墨烯吸附材料是利用EDC和NHS交聯(lián)結(jié)合在氧化石墨烯表面，增強(qiáng)表面離子吸附活性的表面接枝改性的石墨烯，對于重金屬離子、有機(jī)試劑殘留有較好的吸附作用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種改性石墨烯產(chǎn)品，特別涉及一種石墨烯吸附材料，屬于納米新材料技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自21世紀(jì)初石墨烯被發(fā)現(xiàn)以來，石墨烯由于其獨特的結(jié)構(gòu)特性、優(yōu)異性能等，獲得了廣泛研究。石墨烯是具有單層碳原子的納米材料，因而具有非常大的理論比表面積和楊氏模量，同時石墨烯表面具有平面大π鍵電子云，因而具有超高的理論導(dǎo)熱率和導(dǎo)電性。石墨烯的大比表面積特性以及結(jié)構(gòu)周圍的增強(qiáng)邊緣化學(xué)鍵特性，所以石墨烯對于其他原子的吸附結(jié)合性能較強(qiáng)。

而目前環(huán)境污染中有很多都是重金屬離子、有機(jī)化學(xué)試劑的殘留污染，這些污染物具有含量極低，但危害極大的特點。目前常規(guī)的污染物處理方法主要是將廢物填埋轉(zhuǎn)移處理，這些填埋污染物中重金屬離子、有機(jī)殘留容易隨著雨水沖刷滲透轉(zhuǎn)移，如果處置不當(dāng)容易造成大范圍的環(huán)境污染問題。

現(xiàn)有技術(shù)中有人提出將石墨烯用于污染物的吸附處理，例如，對于印刷、紡織、印染、造紙等現(xiàn)代化工生產(chǎn)過程中排放的大部分廢水污染物中主要的污染物就是分子結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，難以生物降解的有機(jī)試劑殘留。

雖然石墨烯本身理論比表面積大，但自身容易堆疊使得比表面積遠(yuǎn)小于理論值，限制了石墨烯對于重金屬離子、有機(jī)化學(xué)試劑殘留的吸附作用。另外，有機(jī)試劑殘留的吸附還可以通過離子鍵合作用，常規(guī)石墨烯電離性較弱，靜電吸附作用不強(qiáng)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中所存在的石墨烯吸附污染物中有機(jī)試劑殘留的效果難以充分發(fā)揮的不足，提供一種石墨烯吸附材料。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：

一種石墨烯吸附材料，它是由氧化石墨烯表面接枝EDC和NHS交聯(lián)接枝，加入沒食子酸混合反應(yīng)，最后水合肼還原得到的改性石墨烯。

本發(fā)明石墨烯吸附材料采用氧化石墨烯作為原料，利用EDC和NHS交聯(lián)結(jié)合在氧化石墨烯表面，實現(xiàn)石墨烯表面離子吸附活性增強(qiáng)，最后將氧化石墨烯用水合肼還原氧化石墨烯得到表面接枝改性的石墨烯。石墨烯表面接枝結(jié)構(gòu)提供良好的離子吸附活性位點，對于有機(jī)試劑殘留也有較好的吸附作用。

本發(fā)明的另一目的是提供一種制備上述石墨烯吸附材料的方法，使得石墨烯直接的結(jié)合更加牢固，到達(dá)更好的改性效果，使得石墨烯吸附材料具有更加優(yōu)秀的吸附作用，對于重金屬離子和有機(jī)試劑殘留都能夠發(fā)揮良好的吸附作用。

一種制備上述石墨烯吸附材料的方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)分散：取氧化石墨烯粉末，加水，攪拌分散，攪拌過程配合超聲波處理。

(2)混料：向步驟1處理好的石墨烯水溶液中，加入EDC和NHS，攪拌反應(yīng)1-2h，然后加入沒食子酸，繼續(xù)反應(yīng)12-72h。

(3)還原：將步驟2所得料液過濾，濾渣用去離子水洗滌，加入水合肼，70-85℃反應(yīng)10-40min，減壓濃縮干，去離子水洗滌，得到石墨烯吸附材料。

本發(fā)明石墨烯吸附材料的制備方法選用氧化石墨烯作為原料，先是結(jié)合EDC、NHS交聯(lián)接枝，然后加入沒食子酸進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)，使得石墨烯表面接枝上較長的活性支鏈，形成具有重金屬離子螯合捕獲的空間結(jié)構(gòu)，使得石墨烯吸附材料對于重金屬離子的吸附能力更加優(yōu)秀。

EDC(1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽)是個可溶于水的碳二亞胺，在酰胺合成中用作羧基的活化試劑，也用于活化磷酸酯基團(tuán)、蛋白質(zhì)與核酸的交聯(lián)和免疫偶連物的制取。