[發明專利]一種石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料的制備方法及應用

在審

• 申請號: 201811091490.5
• 申請日: 2018-09-19
• 公開（公告）號: CN109126700A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 馮艷艷;李彥杰;楊文;黃宏斌;梁健志
• 申請（專利權）人: 桂林理工大學
• 主分類號: B01J20/20
• 分類號: B01J20/20;B01J20/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料的制備方法及應用。（1）將硝酸鈣、硝酸鎂和硝酸鋁置于蒸餾水中。（2）將尿素加入到步驟（1）所得溶液中，再次攪拌。（3）將由Hummers法制備的氧化石墨加入到步驟（2）所得溶液中，超聲處理后，所得溶液轉移到聚四氟乙烯內襯的反應釜中，烘干冷卻至常溫。（4）減壓抽濾，用蒸餾水洗滌后，再用無水乙醇洗滌；干燥，即得石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料。本發明制備工藝簡單，所制得的石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料，具有較好的分散性，并且鈣鎂鋁水滑石片層與片層之間形成褶皺，能夠增加材料的有效比表面積，提供更多的吸附活性位點，在二氧化碳吸附劑方面具有較大的應用前景。

技術領域

本發明屬于無機非金屬類功能材料技術領域，特別是一種石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料的制備方法及應用。

背景技術

由于人口的急劇增長，人類活動頻繁，植被破壞嚴重和石油能源消耗的猛增，導致溫室效應的加劇，給生態以及人類的發展帶來多方面的不利影響。面對溫室效應的種種威脅，對溫室氣體的處理已迫在眉睫，其中二氧化碳是一種重要的紅外吸收氣體，對溫室效應乃至全球變暖有著重要的作用。因此，二氧化碳的捕集與封存技術引起了人們的廣泛關注。

目前，二氧化碳的捕捉主要通過以下三種途徑實現：一是通過化學轉化將二氧化碳轉化為碳氫化合物，例如，二氧化碳加氫合成甲烷反應；二是通過將二氧化碳礦化封存；三是通過吸附的形式儲存利用。其中，二氧化碳的吸附儲存是二氧化碳回收利用、減少二氧化碳排放的重要手段。而二氧化碳的吸附則主要集中在對吸附劑的研究上，如碳基材料、金屬有機骨架材料、沸石分子篩、金屬氧化物、水滑石基吸附劑、鋰基陶瓷材料等。鈣基吸附劑由于其吸附量大、原材料豐富及成本低等優點，是目前二氧化碳吸附技術里最具潛力、也是被關注最多的吸附劑。

傳統的鈣基吸附劑主要存在可利用比表面積小及顆粒分散性差的問題。鑒于這些問題，通過調控吸附劑的制備條件和在制備過程中添加基體等手段來獲得高效穩定的二氧化碳吸附劑是目前該領域亟待解決的問題。石墨烯因其質量輕、比表面積大、機械強度高且導熱性能優異等特點，廣泛應用于催化劑載體及超級電容器電極材料中以增加活性組分的分散性。因此，本發明主要研究一種抗聚集、高分散的石墨烯/鈣鎂鋁水滑石納米復合材料及其制備方法。

發明內容

本發明的目的是為了提高鈣鎂鋁水滑石的分散性，為反應提供更多的吸附活性位點，并減緩其在反應過程中的團聚問題，提供一種石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料的制備方法及應用。

具體步驟為：

（1）將0.63 g硝酸鈣、0.68 g硝酸鎂和1.0 g硝酸鋁置于70 mL蒸餾水中，攪拌使金屬鹽完全溶解。

（2）將4.32 g尿素加入到步驟（1）所得溶液中，再次攪拌，使尿素完全溶解。

（3）將0.06 g由Hummers法制備的氧化石墨加入到步驟（2）所得溶液中，超聲處理0.5 小時后，所得溶液轉移到100 mL聚四氟乙烯內襯的反應釜中，將反應釜放入120 ^oC烘箱反應12 小時，待反應結束后冷卻至常溫。

（4）將步驟（3）所得產物進行減壓抽濾，用蒸餾水洗滌5～6次后，再用無水乙醇洗滌2～3次；洗滌后樣品放入干燥箱中80 ^oC干燥6小時，即得石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料。

所制得的石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料能應用于二氧化碳吸附與捕集。

本發明制備工藝簡單，所制備的石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料，具有較好的分散性，并且鈣鎂鋁水滑石片層與片層之間形成褶皺，能夠增加材料的有效比表面積，提供更多的吸附活性位點，在二氧化碳吸附劑方面具有較大的應用前景。

附圖說明

圖1為本發明實施例所制備石墨烯/鈣鎂鋁水滑石復合材料的技術路線示意圖。