[發明專利]一種石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201811394832.0
• 申請日: 2018-11-22
• 公開（公告）號: CN109569561A
• 公開（公告）日: 2019-04-05
• 發明（設計）人: 黃柱堅;葉家而;張力;吳思穎;謝曉敏
• 申請（專利權）人: 華南農業大學
• 主分類號: B01J23/06
• 分類號: B01J23/06;C02F1/30;C02F101/38;C02F101/22
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 向玉芳

本發明屬于環境水處理領域，公開了一種石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料及其制備方法和應用。本發明把LDHs(層狀雙氫氧化物)作為催化劑載體，在其層間負載Zn、Al、Ti三種具有光催化性能的元素，并加以石墨烯加強其光催化效率，制得具光催化功能的半導體材料，用以降解水中的Cr(Ⅵ)和抗生素，開創石墨烯?LDHs復合材料在低功率LED燈環境下處理污水領域的應用先河。

技術領域

本發明屬于環境水處理領域，特別涉及一種石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料及其制備方法和應用。

背景技術

我國目前重金屬污染依然十分嚴峻，就如六價鉻、抗生素的污染。六價鉻為吞入性毒物/吸入性極毒物，皮膚接觸可能導致敏感；且具有基因毒性，很可能造成遺傳性基因缺陷；吸入可能致癌，對環境有持久危險性。但這些是六價鉻的特性，鉻金屬、三價或四價鉻并不具有如此高的毒性。珠三角地區的抗生素水污染情況已經十分嚴峻，珠江流域的抗生素濃度已是嚴重超標，而水域抗生素濃度超標可能會導致生物對抗生素的耐藥性的增加，從而使抗生素失去藥效，增加疾病的變異的機率。目前我國主要處理六價鉻的處理方法主要是：藥劑還原沉淀法、SO₂還原法、鐵屑鐵粉處理法、吸附法等。使用還原沉淀法處理六價鉻時，投藥比越大會導致廢水的出水COD上升超標，需要額外的工序來處理，使得處理成本增加，而且投加的藥品不能重復使用；使用SO₂還原法步驟繁雜，藥品用量多，成本高；物理去除法如離子交換法、膜處理法則是運行成本高，操作管理要求高。廢水中抗生素的現有的主要處理手段主要是：吸附法、電化學處理法、高級氧化法等。但吸附法主要存在問題是吸附劑物理化學穩定性差、再生困難；膜分離法的膜使用壽命短，限制廣泛應用；電化學處理法效率低，不經濟。

目前，光催化去除降解污染物多需要使用紫外光、模擬太陽光的可見光(通常是300W的氚燈)，而使用這種光源的較大的挑戰一是受限于自然時間，二是夜間運行或者陰天運行需要大功率光源，耗能高。

發明內容

為了解決現有技術的缺點和不足之處，本發明首要目的為提供一種石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料。

本發明的另一目的在于提供上述石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料的制備方法。

本發明的再一目的在于提供上述石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料的應用。

本發明的目的通過下述方案實現：

一種石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料的制備方法，包括以下步驟：

(1)取ZnCl₂和AlCl₃·6H₂O混合并加水溶解，然后加入TiCl₄的HCl溶液得到混鹽溶液，其中，TiCl₄的HCl溶液由TiCl₄與等體積的濃HCl混合加水溶解得到；

(2)取氧化石墨烯(Graphene oxide，GO)，加入水并進行超聲處理，得到氧化石墨烯水懸液；

(3)在超聲條件下，將步驟(2)制得的氧化石墨烯水懸液逐滴加入到步驟(1)制得的混鹽溶液中，再加入CO(NH₂)₂的水溶液，得到反應液并進行加熱回流處理；

(4)將步驟(3)中加熱回流處理后的產物用水清洗并離心，重復清洗離心直至清洗液為中性，再冷凍干燥后研磨過篩，得到石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料前體，將石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料前體在還原氣氛下煅燒，即制得所述的石墨烯/ZnAlTi類水滑石復合材料。

優選的，步驟(1)所述混鹽溶液中Zn：Al：Ti的摩爾比為2～11：1：2。

優選的，步驟(3)所述反應液中氧化石墨烯：CO(NH₂)₂的質量比為1～5:3484。