[發明專利]一種磁性納米碳球/氧化石墨烯三維碳氣凝膠雜化材料的快速制備方法

有效

• 申請號: 202010571608.5
• 申請日: 2020-06-22
• 公開（公告）號: CN111847523B
• 公開（公告）日: 2023-02-03
• 發明（設計）人: 劉偉峰;劉旭光;楊永珍;閆光
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: C01G49/08
• 分類號: C01G49/08;C01B32/198;C01B32/05;B82Y40/00;B82Y25/00;B82Y30/00
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 楊斌華

一種磁性納米碳球/氧化石墨烯三維碳氣凝膠雜化材料的快速制備方法，屬于碳基材料制備、表面功能化修飾和應用的技術領域，針對實際應用過程中，碳基吸附材料需要同時滿足在骨架、孔道、表面組成方面的要求。結合洋蔥狀富勒烯類磁性納米碳球良好的酸堿穩定性、熱穩定性和力學性能穩定性，以及氧化石墨烯基面兩側充足的外表面積和大量的含氧官能團。以磁性納米碳球和氧化石墨烯為結構單元，通過自組裝技術構建洋蔥狀富勒烯類磁性納米碳球/氧化石墨烯三維碳氣凝膠雜化材料，此制備方法是一種簡單、實用、先進的制備磁性納米碳球/氧化石墨烯三維碳氣凝膠雜化材料的方法。

技術領域

本發明屬于碳基材料制備、表面功能化修飾和應用的技術領域，具體涉及一種磁性納米碳球/氧化石墨烯三維碳氣凝膠雜化材料的快速制備方法。

背景技術

碳基材料良好的物化性能，使其作為優異的吸附材料，廣泛應用于吸附分離領域。為了進一步提高碳基材料的吸附分離性能和擴展其應用領域，還需要解決基體骨架材料結構問題，既要保持足夠的結構強度，又要具有較高的孔隙率和合理的梯級孔結構，方便識別和分離過程中的快速傳質。

發明內容

本發明的目的在于解決碳基材料基體骨架材料結構的問題，以磁性納米碳球和氧化石墨烯為結構單元，通過自組裝技術構建洋蔥狀富勒烯類磁性納米碳球/氧化石墨烯三維碳氣凝膠雜化材料。

本發明采用如下技術方案：

一種磁性納米碳球/氧化石墨烯三維碳氣凝膠雜化材料的快速制備方法，包括如下步驟：

第一步，精選化學物質材料，磁性納米碳球、氧化石墨烯、去離子水，并進行質量純度、濃度、含量控制：

磁性納米碳球Fe₃O₄@C：固態固體，含碳量52%、含鐵量35%、含氧量13%；氧化石墨烯C_xH_yO_z：固態固體，含碳量43%、含氫量2%、含氧量55%；

去離子水H₂O：液態液體，純度99.99%；

第二步，磁性納米碳球分散液的配制：(1)稱取磁性納米碳球0.1g±0.0001g，量取去離子水100mL±0.001mL，加入燒杯中超聲混合10分鐘，得到磁性納米碳球混合液；(2)將磁性納米碳球混合液轉移至1000mL容量瓶中，定容，配制得到100mg/L的磁性納米碳球分散液；

第三步，氧化石墨烯分散液的配制：(1)稱取氧化石墨烯0.1mg±0.0001mg，量取去離子水100mL±0.001mL，加入燒杯中超聲混合10分鐘，得到氧化石墨烯混合液；(2)將氧化石墨烯混合液轉移至1000mL容量瓶中，定容，配制得到0.1mg/L的氧化石墨烯分散液；

第四步，磁性納米碳球/氧化石墨烯三維碳氣凝膠雜化材料的制備：(1)將布氏漏斗固定在抽濾瓶上，放入中速定性濾紙，開啟真空泵；(2)將10mL氧化石墨烯分散液加入布氏漏斗中進行抽濾，留存氧化石墨烯濾餅，棄去濾液；(3)待步驟(2)抽濾完成后，將10mL磁性納米碳球分散液加入布氏漏斗中進行抽濾，留存磁性納米碳球濾餅，棄去濾液；(4)待步驟(3)抽濾完成后，重復步驟(2)和(3)，至所有分散液抽濾完成，留存氧化石墨烯濾餅和磁性納米碳球濾餅，棄去濾液；(5)按照一層氧化石墨烯濾餅和一層磁性納米碳球濾餅的順序，將氧化石墨烯濾餅一層磁性納米碳球濾餅依次疊加置于石英容器中，然后置于真空干燥箱中干燥，干燥溫度60℃，干燥時間720分鐘，干燥后得：磁性納米碳球/氧化石墨烯三維碳氣凝膠雜化材料。

本發明的有益效果如下：