[發明專利]一種利用氧化石墨烯廢液制備負載石墨烯的二氧化硅的方法

有效

• 申請號: 202110436381.8
• 申請日: 2021-04-22
• 公開（公告）號: CN113120912B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 白欣;陳登龍;鄭雪琳;林金火;吳丹丹
• 申請（專利權）人: 福建師范大學泉港石化研究院
• 主分類號: C01B33/193
• 分類號: C01B33/193;C01B32/184;C08K9/12;C08K3/36;C08K3/04;C08L21/00
• 代理公司: 泉州市潭思專利代理事務所(普通合伙) 35221
• 代理人: 程昭春

本發明涉及氧化石墨烯廢液再利用技術領域，公開了一種利用氧化石墨烯廢液制備負載石墨烯的二氧化硅的方法，先搜集氧化石墨烯廢液，然后往石墨烯廢液中加入磷酸溶液得到第一酸性溶液，然后將第一酸性溶液滴加到配備好的硅酸鈉水溶液中得到第一沉淀物，最后將第一沉淀物通過洗滌、過濾、烘干、煅燒得到負載有石墨烯的二氧化硅。本方明的方法既實現了氧化石墨烯廢液的再利用，保護了環境，同時制備的負載石墨烯的二氧化硅的穩定性較好，具備更好的疏水性能，還具有耐高溫、不燃燒高導熱、抗靜電等優異性能，能夠降低胎面膠料生熱過快的問題，是制造橡膠輪胎的理想填料。

技術領域

本發明涉及利用廢液制備負載石墨烯的二氧化硅的方法技術領域，具體涉及一種利用氧化石墨烯廢液制備負載石墨烯的二氧化硅的方法。

背景技術

氧化石墨烯是石墨烯的氧化物，因經氧化后，其上含氧官能團增多而使性質較石墨烯更加活潑，可經由各種與含氧官能團的反應而改善本身性質。制備氧化石墨烯一般是在鱗片石墨中按比例加入酸，高錳酸鉀，過氧化氫溶液而得，而在制備氧化石墨烯的過程中，不可避免地會產生廢液，該廢液的成分中主要含有鉀離子、錳離子、氫離子、硫酸根離子、殘留的氧化石墨烯。

氧化還原法是目前大規模制備石墨烯最為普遍的方法，但是由此產生的大量酸性廢液的處置需要消耗大量的人力物力，同時其中殘留的氧化石墨烯顆粒由于其較強的化學穩定性對生物體具有一定的毒害作用，進入生態循壞候會造成二次污染。

目前制備沉淀二氧化硅的現有技術主要是利用酸性液體與一定濃度的水玻璃(硅酸鈉)溶液反應，經沉淀、干燥等步驟后形成二氧化硅產品。

公布號為CN111620345A的發明專利公開了一種超細疏水二氧化硅及其制備方法，采用硅酸鈉水溶液和硫酸溶液在70-80℃下反應制得二氧化硅物料，經過洗滌干燥后，二氧化硅在氣流磨粉機中同步進行超細粉碎和改性，制得超細疏水二氧化硅。

所以利用氧化石墨烯廢液作為酸源制備二氧化硅，既可以解決廢液處理問題又可以利用其中的氧化石墨烯制備二氧化硅復合材料，提升產品性能，但是要實現該技術技術方案還需要解決以下技術難題：

1、如何更加方便且快捷地除去與所制備產品無關的雜質，從而提高制備產品的質量。

2、如何才能使得石墨烯更加高效且穩定地負載于二氧化硅上，使得到的負載石墨烯的二氧化硅的質量更高，達到用作橡膠填料的相關標準。

故更加環保地處理氧化石墨烯廢液，通過更加簡單的方法利用氧化石墨烯廢液制備質量較高，穩定性較好的產品，是目前人們需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用氧化石墨烯廢液制備負載石墨烯的二氧化硅的方法，既實現了氧化石墨烯廢液的再利用，保護了環境，又能夠使石墨烯更加高效穩定地負載于二氧化硅，提升二氧化硅產品的性能。

本發明是通過以下技術方案實現的：

一種利用氧化石墨烯廢液制備負載石墨烯的二氧化硅的方法，按照如下步驟制備：

S1、收集制備氧化石墨烯后的廢液，所述廢液是以高錳酸鉀為氧化劑制備氧化石墨烯后，通過分離后所得澄清溶液，其成分含有鉀離子、錳離子、硫酸根離子、氫離子、殘留的氧化石墨烯，其中氧化石墨烯含量為0.01-1mg/ml。

S2、往所述廢液中加入磷酸溶液后，得到第一酸性溶液；

S3、另制備硅酸鈉水溶液，所述硅酸鈉水溶液的pH值大于10，然后將稀硫酸在不停地攪拌下緩慢滴加到所述硅酸鈉水溶液中，待反應至pH＝10后保持攪拌15分鐘；

S4、然后升溫至70-90℃，將第一酸性溶液邊攪拌邊滴加至所述硅酸鈉水溶液中，待反應至pH＝6-7時，陳化60-100分鐘，然后繼續滴加所述第一酸性溶液直至pH＝4-5，攪拌60-120分鐘后得到含有第一沉淀物的第二酸性溶液；