專利名稱：一種石墨烯/四氧化三鐵復(fù)合微米球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到吸附劑的無機(jī)合成領(lǐng)域，尤其是涉及一種具有球形形貌的石墨烯/四氧化三鐵復(fù)合微米球的制備方法。
背景技術(shù)：
石墨烯(Graphene)是一種具有二維片狀結(jié)構(gòu)的新型碳材料，具有良好的光電性能，已經(jīng)在多個領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。能夠作為一種增強(qiáng)相與其它物質(zhì)進(jìn)行復(fù)合，制備出性能更加優(yōu)異的復(fù)合材料。由于其極高的比表面積，也具有優(yōu)異的吸附性能，可以作為吸附劑處理污水中的有毒分子。四氧化三鐵(Fe3O4)具有優(yōu)異的磁性，在外磁場下能夠定向在外磁場下能夠定向在外磁場下能夠定向，在外磁場下能夠定向移動，在一定粒徑范圍之內(nèi)具有超順磁性，以及能在外加交變電磁場作用下產(chǎn)生熱量等特性，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因而用途相當(dāng)廣泛。如果將Graphene和Fe3O4復(fù)合，將得到具有優(yōu)異吸附性能，又可磁性分離的復(fù)合材料，在污水處理、有機(jī)物富集等方面有著潛在的應(yīng)用。目前，石墨烯/四氧化三鐵(Graphene/Fe304)復(fù)合微米球的制備方法有:沉淀法、水熱(溶劑熱)法、微乳化法、溶膠-凝膠法等。由于操作過程較復(fù)雜，所需的時間較長、生產(chǎn)效率低等缺點。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有的技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種新的方法，可以快速、簡單地制備出具有球形形貌Graphene/Fe304復(fù)合微米球。該制備方法溫度低，過程簡單，易于操作，可連續(xù)化生產(chǎn)；該方法制得的微米球具有球形形貌、優(yōu)異的吸附能力和磁性能。本發(fā)明的技術(shù)方案是，一種球形石墨烯/四氧化三鐵復(fù)合吸附劑的制備方法，步驟如下:(I)將硝酸鐵和檸檬酸加入去離子水中，攪拌得到澄清溶液；(2 )稱取氧化石墨烯，加入至步驟(I)所得溶液中，超聲至分散均勻；(3)將步驟(2)所得到的混合液加至霧化裝置中，形成霧滴，用氮氣或氬氣帶入管式爐中，經(jīng)反應(yīng)，收集得到球形石墨烯/四氧化三鐵復(fù)合吸附劑。前面所述的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(I)硝酸鐵濃度為0.01-0.1 mol/L (優(yōu)選的，硝酸鐵濃度為0.03-0.08 mol/L)。前面所述的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(I)檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的0.5-3倍。前面所述的制備方法，優(yōu)選的方案是，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的
0.5-1.5倍(優(yōu)選的，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的0.6-1.2倍)。前面所述的制備方法，優(yōu)選的方案是，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的
1.5-3倍(優(yōu)選的，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的1.6-2.6倍)。前面所述的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(I)所用檸檬酸由尿素替代。前面所述的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(2)氧化石墨烯的濃度為1-6 g/L (優(yōu)選的，氧化石墨烯的濃度為2-4 g/L)。前面所述的制備方法，優(yōu)選的方案是，步驟(3)管式爐的爐溫控制為600-900°C。本發(fā)明涉及一種Graphene/Fe304復(fù)合微米球(石墨烯/四氧化三鐵復(fù)合微米球)的制備方法，步驟如下:(I)將適量的硝酸鐵和檸檬酸(或尿素)加入去離子水中，攪拌得到澄清溶液，其中硝酸鐵濃度為0.01-0.1 mol/L，檸檬酸(或尿素)的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的0.5-1.5 (或1.5-3)倍。(2)稱取適量氧化石墨烯，加入至(I)中得到的溶液中，超聲至分散均勻，其中氧化石墨烯的濃度為1-6 g/L。(3)將(2)中所得到的混合液加至霧化裝置中，形成霧滴，用氮氣或氬氣帶入爐溫為600-900 °C的管式爐中，經(jīng)反應(yīng)，收集得到黑色的Graphene/Fe304復(fù)合微米球。該制備方法溫度低,過程簡單,易于操作,可連續(xù)化生產(chǎn)；該方法制得的微米球具有球形形貌、優(yōu)異的吸附能力和磁性能。本發(fā)明所得GrapheneZFe3O4復(fù)合材料具有球形形貌和優(yōu)異的吸附功能，并且可以磁性分離，在污水處理等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。本發(fā)明具有如下有益效果:
(1)本發(fā)明制備方法溫度低，過程簡單，易于操作，可連續(xù)化生產(chǎn)；
(2)該方法制得的Graphene/Fe304復(fù)合材料具有球形形貌,具有高的比表面積，可以在污水處理、有機(jī)物富集等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用前景。


圖1是實例I制備的Graphene/Fe304復(fù)合微米球的X射線衍射圖譜；
圖2是實例I制備的Graphene/Fe304復(fù)合微米球?qū)α_丹明的吸附效果 圖3是實例I制備的Graphene/Fe304復(fù)合微米球的掃描電子顯微鏡照片；
具體實施例方式為了顯示本發(fā)明的實質(zhì)性特點和顯著進(jìn)步，用下列非限定性實施例進(jìn)一步說明實施方式及效果。實施例1
一種Graphene/Fe304復(fù)合微米球的制備方法,包括如下步驟:
(I)依次稱取0.005 mol硝酸鐵和0.005 mol朽1檬酸后,加入至100 mL去離子水中，攪
拌得到澄清溶液。(2)稱取0.3 g氧化石墨烯，加入至(I)中得到的溶液中，超聲至分散均勻，溶液中氧化石墨烯的濃度為3 g/L。(3)將(2)中所得到的混合液加至霧化裝置中，形成霧滴，用氮氣帶入爐溫為800°C的管式爐中，經(jīng)反應(yīng)，收集得到黑色的Graphene/Fe304復(fù)合微米球。圖1中，所得樣品的X射線衍射圖譜與Fe3O4的標(biāo)準(zhǔn)PDF卡片上的峰位一致。說明得到的是Graphene/Fe304復(fù)合微米球。由圖2可以看到，Graphene/Fe304復(fù)合微米球?qū)α_丹明的吸附率在99%以上，說明Graphene/Fe304復(fù)合微米球具有優(yōu)異的吸附能力。圖3為所制備的GrapheneziFe3O4復(fù)合微米球的掃描電子顯微鏡照片，從中可以明顯看到為球狀形貌。實施例2 一種Graphene/Fe304復(fù)合微米球的制備方法,包括如下步驟:
(I)依次稱取0.002 mo I硝酸鐵和0.003 mol檸檬酸后，加入至200 mL去離子水中，攪
拌得到澄清溶液。(2)量取0.2 g氧化石墨烯，加入至(I)中得到的溶液中，超聲至分散均勻，溶液中氧化石墨烯的濃度為I g/L。(3)將(2)中所得到的混合液加至霧化裝置中，形成霧滴，用氬氣帶入爐溫為600°C的管式爐中，經(jīng)反應(yīng)，收集得到黑色的Graphene/Fe304復(fù)合微米球。實施例3
一種Graphene/Fe304復(fù)合微米球的制備方法,包括如下步驟:
(I)依次稱取0.01 mol硝酸鐵和0.03 mol尿素后，加入至100 mL去離子水中，攪拌得
到澄清溶液。(2)量取0.6 g氧化石墨烯，加入至(I)中得到的溶液中，超聲至分散均勻，溶液中氧化石墨烯的濃度為6 g/L。(3)將(2)中所得到的混合液加至霧化裝置中，形成霧滴，用氬氣帶入爐溫為900°C的管式爐中，經(jīng)反應(yīng)，收集得到黑色的Graphene/Fe304復(fù)合微米球。實施例4
一種Graphene/Fe304復(fù)合微米球的制備方法,包括如下步驟:
(I)依次稱取0.001 mol硝酸鐵和0.0015 mol尿素后,加入至100 mL去離子水中，攪
拌得到澄清溶液。(2)量取0.6 g氧化石墨烯，加入至(I)中得到的溶液中，超聲至分散均勻，溶液中氧化石墨烯的濃度為6 g/L。(3)將(2)中所得到的混合液加至霧化裝置中，形成霧滴，用氮氣帶入爐溫為900°C的管式爐中，經(jīng)反應(yīng)，收集得到黑色的Graphene/Fe304復(fù)合微米球。當(dāng)然，本發(fā)明的上述實施例僅為說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的具體實施方式
的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述舉例的基礎(chǔ)上還可以做其他不同形式的變化或變動。這里無法對所有的實施方式予以詳細(xì)舉例。凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引申出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。該專利的研發(fā)受到國家自然科學(xué)基金項目(51002069)資助。
權(quán)利要求
1.一種球形石墨烯/四氧化三鐵復(fù)合吸附劑的制備方法，其特征是，步驟如下:(1)將硝酸鐵和檸檬酸加入去離子水中，攪拌得到澄清溶液；(2)稱取氧化石墨烯，加入至步驟(I)所得溶液中，超聲至分散均勻；(3 )將步驟(2 )所得到的混合液加至霧化裝置中，形成霧滴，用氮氣或氬氣帶入管式爐中，經(jīng)反應(yīng)，收集得到球形石墨烯/四氧化三鐵復(fù)合吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟(I)硝酸鐵濃度為0.01-0.1 mol/L (優(yōu)選的，硝酸鐵濃度為0.03-0.08 mol/L)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟(I)檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的0.5-3倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的0.5-1.5倍(優(yōu)選的，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的0.6-1.2倍)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制備方法，其特征是，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的1.5-3倍(優(yōu)選的，檸檬酸的物質(zhì)的量為硝酸鐵物質(zhì)的量的1.6-2.6倍)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任一所述的制備方法，其特征是，步驟(I)所用檸檬酸由尿素替代。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟(2)氧化石墨烯的濃度為1-6g/L(優(yōu)選的，氧化石墨烯的濃度為2-4 g/L)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征是，步驟(3)管式爐的爐溫控制為600-900。。。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種Graphene/Fe3O4復(fù)合微米球(石墨烯/四氧化三鐵復(fù)合微米球)的制備方法。該制備方法溫度低，過程簡單，易于操作，可連續(xù)化生產(chǎn)；該方法制得的微米球具有球形形貌、優(yōu)異的吸附能力和磁性能。所得Graphene/Fe3O4復(fù)合材料具有球形形貌和優(yōu)異的吸附功能，并且可以磁性分離，在污水處理等領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。
文檔編號B01J20/30GK103191698SQ20131009350
公開日2013年7月10日 申請日期2013年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月22日
發(fā)明者張大鳳, 蒲錫鵬, 高巖巖, 李紅 申請人:聊城大學(xué)