[發明專利]一種花生殼石墨烯復合氣凝膠吸油材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811119941.1
• 申請日: 2018-09-25
• 公開（公告）號: CN109513425B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 岳欽艷;李楠;高寶玉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B01J20/24
• 分類號: B01J20/24;B01J20/28;B01J20/30;B01D17/022
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 張宏松

本發明涉及一種花生殼石墨烯復合氣凝膠吸油材料及其制備方法，該復合氣凝膠是以花生殼和氧化石墨為原料，以硫脲為交聯劑，通過硫脲在高溫高壓下產生的氣體使石墨烯片層分離，與花生殼形成三維多孔結構體。本發明通過水熱法，利用硫脲在高溫高壓下產生氣體，幫助氧化石墨烯的片層分離，同時在石墨烯片層表面修飾上官能團，從而使其與花生殼粉末更好的結合，相互作用形成三維多孔網絡結構，該三維多孔網絡結構韌性大、強度高，即使飽和吸附后也不容易破碎，花生殼對石墨烯進一步擴孔，增大了材料的比表面積，使吸油能力大大增強。

技術領域

本發明涉及一種花生殼石墨烯復合氣凝膠吸油材料及其制備方法，屬于化學及環境技術領域。

背景技術

含油污的廢水、廢液、海洋石油泄漏等造成的污染已給地球生物的生存條件造成破壞，油膜污染會對水生生物造成嚴重的破壞，油膜阻礙氧氣進入水體,使水體缺氧，而且油被沖到海灘，也會對周圍的生物造成嚴重的影響。這就迫使人類亟需開發大量優良的吸油材料。

良好的浮油吸附材料，具有疏水性和親油性，高吸油量、成本低并能在水面穩定漂浮，但是傳統的吸油材料存在各種各樣的問題：如吸油容量低、材料成本高、浮力性質差，吸油的同時也吸水。

石墨烯具有sp²雜化碳原子組成的六邊形晶格二維結構，使其具備了高比表面積和超強的吸附能力，使得石墨烯多孔吸附材料得到了廣泛的關注。然而，石墨烯片間較強的π－π鍵和范德華力的作用使其容易產生不可逆的團聚和堆疊，導致石墨烯材料可利用的表面積大幅降低。石墨烯氣凝膠的三維結構體不僅繼承了二維石墨烯片的固有優異性能還賦予其多孔性，還可解決單個石墨烯片的重新堆疊問題，很大程度上提高了石墨烯材料的應用價值。但是三維石墨烯結構體的構建只是依靠石墨烯片層間弱的靜電作用、氫鍵或π－π鍵作用，難以實現三維石墨烯結構體的高力學性能，機械強度較低，吸附飽和后容易破碎。

中國專利文獻CN104998589A公開了一種高效吸油碳氣凝膠材料的制備方法，該發明首先將碳納米管分散在含有乙醇和表面活性劑的分散液中，然后與高分散性的氧化石墨烯進行自組裝，得到的三維石墨烯-碳納米管復合材料，該復合材料雖然解決了碳納米管分散不均勻的問題，但是飽和吸附后比較脆，強度低，容易破碎。

花生是一種產量豐富的農作物，伴隨產生了大量花生殼。然而由于對花生殼的利用不夠重視，常常用作燃料或當作廢物拋棄?；ㄉ鷼さ闹饕煞质抢w維素、半纖維素和木質素，在三維石墨烯的構建中具有重要作用。纖維素和半纖維素是由糖單元通過糖苷鍵連接而成的高分子聚合物，含有許多親水性含氧官能團，擁有良好的柔韌性、優異的力學性能，其自身的凝固效應有助于構建三維結構框架，能夠有效控制石墨烯的團聚，使得三維多孔結構石墨烯花生殼復合材料可以成功地構建。

中國是世界花生生產大國，年總產量達1450萬噸以上，占世界總產量的42％，每年約產生450萬噸花生殼。花生殼的主要成分是纖維素、半纖維素和木質素，在三維石墨烯的構建中具有重要作用。纖維素和半纖維素是由糖單元通過糖苷鍵連接而成的高分子聚合物，含有許多親水性含氧官能團，擁有良好的柔韌性、優異的力學性能，目前，花生殼除了少部分被用作飼料外，大部分被扔掉和燒掉，造成資源的極大浪費和環境污染。如果能對花生殼加以利用，則在資源再生與回收利用、變廢為寶等方面具有重要而積極的意義。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種花生殼石墨烯復合氣凝膠吸油材料及其制備方法。

發明概述：

本發明的花生殼石墨烯復合氣凝膠吸油材料是以花生殼和氧化石墨為原料，通過硫脲在高溫高壓下產生氣體使石墨烯片層分離，片層分離后的石墨烯與花生殼纖維形成三維多孔結構體。本發明的制備方法是將氧化石墨在水中超聲形成氧化石墨烯溶液后，與花生殼、硫脲混合，在反應釜中進行水熱反應，得到花生殼石墨烯復合氣凝膠。多孔花生殼石墨烯氣凝膠對油類展現出良好的吸附性能。該復合氣凝膠可以用作在水油分離中吸附油，實現了天然資源的循環利用。

發明詳述：