[發明專利]石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010251110.0
• 申請日: 2020-04-01
• 公開（公告）號: CN111411412B
• 公開（公告）日: 2022-07-26
• 發明（設計）人: 張海龍;權玲;劉煥強;仝玉萍;程齡賀;楊中正
• 申請（專利權）人: 華北水利水電大學
• 主分類號: D01F6/54
• 分類號: D01F6/54;D01F1/10;D01D5/00;C08F120/44;B01J35/06;B01J35/00;B01J31/38;B01J31/28;B01J31/26;B01J31/06;C02F1/30;C02F1/72
• 代理公司: 西安銘澤知識產權代理事務所(普通合伙) 61223
• 代理人: 吳林

1.分解水體中的有毒有機物的石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料，其特征在于，所述石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料按照以下方法制成：將石墨烯和丙烯腈單體在引發劑的作用下制備得到了石墨烯-聚丙烯腈納米復合材料，然后采用偶聯法在石墨烯-聚丙烯腈納米復合材料上通過交聯劑負載了光催化納米粒子，再經過靜電紡絲法紡絲后，制備得到了具有光催化性能的石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料；

所述光催化納米粒子為TiO₂、SnO₂、ZrO₂、CrSe、WO₃、Fe₂O₃中的一種。

2.根據權利要求1所述的石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料，其特征在于，所述引發劑為水溶型引發劑或溶劑型引發劑，水溶型引發劑為過硫酸銨或抗壞血酸，溶劑型引發劑為偶氮二異丁腈。

3.根據權利要求1所述的石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料，其特征在于，所述交聯劑為甲基三甲氧基硅烷的水溶液或硅溶膠，交聯劑為甲基三甲氧基硅烷的水溶液，則甲基三甲氧基硅烷與水的質量之比為1-2：5。

4.根據權利要求1所述的石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）石墨烯-聚丙烯腈納米復合材料的制備：將石墨烯和丙烯腈單體共同加入至溶劑中，再加入引發劑，并在氮氣氣氛中，于50-70℃下進行反應，然后冷卻至室溫，經過濾、洗滌及干燥，得到石墨烯-聚丙烯腈納米復合材料；

其中，石墨烯與丙烯腈單體的質量比為1:100-1000，引發劑和丙烯腈單體的物質的量之比為3-5：1000；

（2）石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料的制備：在N,N'-二甲基甲酰胺中加入交聯劑，于105-115℃下攪拌回流1-3h后，加入光催化納米粒子和步驟（1）制備得到的石墨烯-聚丙烯腈納米復合材料，繼續回流3-6h，然后通過靜電紡絲法進行紡絲，再經水洗和烘干，制備得到石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料；

其中，光催化納米粒子占光催化納米粒子和石墨烯-聚丙烯腈納米復合材料總量的8-12wt%，交聯劑占光催化納米粒子和石墨烯-聚丙烯腈納米復合材料總量的5-10wt%。

5.根據權利要求4所述的石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中的引發劑為水溶型引發劑，溶劑為水，在50-70℃下反應2-4h；所述步驟（1）中的引發劑為溶劑型引發劑，溶劑為N,N'-二甲基甲酰胺或二甲基亞砜，在50-70℃下反應24-48h。

6.根據權利要求4所述的石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）的靜電紡絲法的紡絲條件為：紡絲電壓15-20KV，注射速度0.6-1.2mm/h，然后將納米纖維在熱牽伸溫度為95-100℃下牽伸。

7.根據權利要求1所述的石墨烯-聚丙烯腈基納米復合材料在污水凈化及處理中的應用，其特征在于，所述應用是分解水體中的有毒有機物。