易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法。通過在氧化石墨溶液中依次加入四丙基氫氧化銨和十六烷基三甲基溴化銨，并攪拌使之形成均勻溶液，將所述混合溶液在80℃下恒溫保持12h，抽濾并干燥，通過預支撐的方法獲得易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑材料，該吸附材料具有宏觀的形貌，微觀的結(jié)構(gòu)，并具有良好的吸附特性，該吸附劑避免了無序結(jié)構(gòu)的石墨烯吸附劑在溶液中不易分離的現(xiàn)象，工藝簡單，性能優(yōu)異，具有進一步商業(yè)化應用的前景。
【專利說明】易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明旨在發(fā)明一種簡單易行的制備可用作吸附劑的易分離的宏觀有序石墨烯納米材料的制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]吸附法是最受關(guān)注的水處理技術(shù)之一，具有易于控制和成本低的優(yōu)點，目前常用的吸附劑有活性炭、硅膠、氧化鋁、聚合物等。由于具有較大的比表面積，納米材料在吸附中的得到了廣泛研究。碳納米材料石墨烯在理想狀態(tài)下的比表面積高達2630m2/g，但其在吸附中的應用仍存在局限性，首先，石墨烯表面僅存在sp2雜化的碳原子，使其在吸附中僅能通過范德華力結(jié)合污染物，因而對重金屬等污染物作用微弱，其次，石墨烯易發(fā)生團聚，造成其比表面積下降，最后，作為粉末狀納米材料，吸附后不便于固液分離。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對上述問題，本發(fā)明通過用十六烷基三甲基溴化銨作為支撐劑將氧化石墨的層間距撐大，制成宏觀有序的石墨烯納米材料使現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題得以解決。一方面，制得的石墨烯納米材料宏觀有序，吸附后易分離，另一方面，改善了石墨烯易團聚的缺點。本發(fā)明制備獲得的易分離的宏觀有序石墨烯納米材料，可用作吸附劑。
[0004]本發(fā)明旨在發(fā)明一種簡單易行的制備可用作吸附劑的易分離的宏觀有序石墨烯納米材料的制備方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005]一種易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于具體步驟如下:
[0006](I)向氧化石墨中加入四丙基氫氧化銨溶液和蒸餾水，攪拌使其混合均勻；
[0007](2)向(I)所述溶液中加入十六烷基三甲基溴化銨溶液并攪拌，使之成為均勻混合溶液；
[0008](3)將⑵所得的溶液于恒溫水浴加熱條件下保持一段時間，之后作抽濾處理；
[0009](4)將(3)所得濾出物恒溫干燥至恒量，得到易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑。
[0010]在整個操作過程中應避免超聲。
[0011]所述步驟⑴中ΤΡΑ0Η(四丙基氫氧化銨)的濃度為10%，所述步驟⑵中十六烷基三甲基溴化銨溶液的質(zhì)量濃度為10g/L ;所述氧化石墨與TPAOH與十六烷基三甲基溴化銨的質(zhì)量比例為2:1:2。
[0012]所述步驟(3)將所述混合溶液進行水浴加熱，溫度為80°C，時間為12h，抽濾并用乙醇洗凈濾出物。
[0013]所述步驟(4)將濾出物恒溫干燥后得到可用作吸附劑的易分離的宏觀有序石墨烯納米材料；所述恒溫干燥時控制在60°C，時間為12h。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]①本發(fā)明工藝簡單、易于推廣，所得石墨烯納米材料宏觀有序，吸附后易于分離，與使用純石墨烯作吸附劑相比大大降低了成本和毒性。
[0016]②本發(fā)明所得石墨烯納米材料對水中污染物具有良好的吸附能力，同時也改善了石墨烯易于團聚的缺點，使其吸附性能得到更有利發(fā)揮。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明所制備不同配比的石墨烯納米材料XRD測試結(jié)果(實施例1)。
[0018]圖2為本發(fā)明所制備不同配比的石墨烯納米材料XRD測試結(jié)果(實施例2)。
[0019]圖3為本發(fā)明所制備不同配比的石墨烯納米材料XRD測試結(jié)果(實施例3)。
[0020]圖4為本發(fā)明所制備的不同活化時間的石墨烯納米材料XRD測試結(jié)果(實施例4)。
[0021]圖5為本發(fā)明所制備的不同活化時間的石墨烯納米材料XRD測試結(jié)果(實施例5)。
[0022]圖6為本發(fā)明所制備的石墨烯納米材料對四環(huán)素、環(huán)丙沙星、六價鉻的吸附曲線。

【具體實施方式】
[0023]下面的實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。各個實施例中采用的原料都屬于市售。
[0024]實施例1
[0025]取I個燒杯，將0.2g氧化石墨加入到1ml蒸餾水中并攪拌均勻。向燒杯中加入2.5ml的TPAOH溶液(濃度為10% )，攪拌均勻并靜置30min。向燒杯中加入50ml的十六烷基三甲基溴化銨水溶液(濃度為1% )，攪拌均勻后將其置于80°C水浴鍋中保持12h，抽濾，將濾出物在60°C下干燥12h。得到宏觀有序石墨烯納米材料。
[0026]對得到的樣品進行XRD測試，結(jié)果如附圖1所示。
[0027]實施例2
[0028]取I個燒杯，將0.2g氧化石墨加入到1ml蒸餾水中并攪拌均勻。向燒杯中加入2.5ml的TPAOH溶液(濃度為10% )，攪拌均勻并靜置30min。向燒杯中加入10ml的十六烷基三甲基溴化銨水溶液(濃度為1% )，攪拌均勻后將其置于80°C水浴鍋中保持12h，抽濾，將濾出物在60°C下干燥12h。得到宏觀有序石墨烯納米材料。
[0029]對得到的樣品進行XRD測試，結(jié)果如附圖2所示。
[0030]實施例3
[0031]取I個燒杯，將0.2g氧化石墨加入到1ml蒸餾水中并攪拌均勻。向燒杯中加入2.5ml的TPAOH溶液(濃度為10% )，攪拌均勻并靜置30min。向燒杯中加入200ml的十六烷基三甲基溴化銨水溶液(濃度為1% )，攪拌均勻后將其置于80°C水浴鍋中保持12h，抽濾，將濾出物在60°C下干燥12h。得到宏觀有序石墨烯納米材料。
[0032]對得到的樣品進行XRD測試，結(jié)果如附圖3所示。
[0033]實施例4
[0034]取I個燒杯，將0.2g氧化石墨加入到1ml蒸餾水中并攪拌均勻。向燒杯中加入2.5ml的TPAOH溶液(濃度為10% )，攪拌均勻。向燒杯中加入50ml的十六烷基三甲基溴化銨水溶液(濃度為1% )，攪拌均勻后將其置于80°C水浴鍋中保持12h，抽濾，將濾出物在60°C下干燥12h。得到宏觀有序石墨烯納米材料。
[0035]對得到的樣品進行XRD測試，結(jié)果如附圖4所示。
[0036]實施例5
[0037]取I個燒杯，將0.2g氧化石墨加入到1ml蒸餾水中并攪拌均勻。向燒杯中加入2.5ml的TPAOH溶液(濃度為10% )，攪拌均勻靜置15min。向燒杯中加入50ml的十六烷基三甲基溴化銨水溶液(濃度為1% )，攪拌均勻后將其置于80°C水浴鍋中保持12h，抽濾，將濾出物在60°C下干燥12h。得到宏觀有序石墨烯納米材料。
[0038]對得到的樣品進行XRD測試，結(jié)果如附圖5所示。
[0039]實施例6
[0040]取I個燒杯，將0.5g氧化石墨加入到20ml蒸餾水中并攪拌均勻。向燒杯中加入
2.5ml的TPAOH溶液(濃度為10% )攪拌均勻并靜置30min。向燒杯中加入50ml的十六烷基三甲基溴化銨水溶液(濃度為1% )，攪拌均勻后將其置于80°C水浴鍋中保持12h，抽濾，將濾出物在60°C下干燥12h。得到宏觀有序石墨烯納米材料。
[0041 ] 將20mg宏觀有序石墨烯納米材料加入到100mg/L六價鉻溶液溶液中，放入25°C恒溫搖床振蕩24h，吸附結(jié)果良好，見圖6。
[0042]實施例7
[0043]取I個燒杯，將0.5g氧化石墨加入到20ml蒸餾水中并攪拌均勻。向燒杯中加入
2.5ml的TPAOH溶液(濃度為10% )攪拌均勻并靜置30min。向燒杯中加入50ml的十六烷基三甲基溴化銨水溶液(濃度為1% )，攪拌均勻后將其置于80°C水浴鍋中保持12h，抽濾，將濾出物在60°C下干燥12h。得到宏觀有序石墨烯納米材料。
[0044]將20mg宏觀有序石墨烯納米材料加入到100mg/L四環(huán)素溶液中，放入25°C恒溫搖床振蕩24h，吸附結(jié)果良好，見圖6。
[0045]實施例8
[0046]取I個燒杯，將0.5g氧化石墨加入到20ml蒸餾水中并攪拌均勻。向燒杯中加入
2.5ml的TPAOH溶液(濃度為10% )攪拌均勻并靜置30min。向燒杯中加入50ml的十六烷基三甲基溴化銨水溶液(濃度為1% )，攪拌均勻后將其置于80°C水浴鍋中保持12h，抽濾，將濾出物在60°C下干燥12h。得到宏觀有序石墨烯納米材料。
[0047]將20mg宏觀有序石墨烯納米材料加入到100mg/L環(huán)丙沙星溶液中，放入25°C恒溫搖床振蕩24h，吸附結(jié)果良好，見圖6。
【權(quán)利要求】
1.一種易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于具體步驟如下: (1)向氧化石墨中加入四丙基氫氧化銨溶液和蒸餾水，攪拌使其混合均勻； (2)向(I)所述溶液中加入十六烷基三甲基溴化銨溶液并攪拌，使之成為均勻混合溶液； (3)將(2)所得的溶液于恒溫水浴加熱條件下保持一段時間，之后作抽濾處理； (4)將(3)所得濾出物恒溫干燥至恒量，得到易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于:所述TPAOH(四丙基氫氧化銨)的濃度為10%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于:所述氧化石墨與TPAOH的比例為2:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于:所述十六烷基三甲基溴化銨溶液的質(zhì)量濃度為10g/L。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于:加入所述氧化石墨和十六烷基三甲基溴化銨的比例為1:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于:當配制十六烷基三甲基溴化銨溶液時，需將其置于80°C恒溫水浴鍋中，保證完全均勻溶解，并在加入溶液時盡量減少泡沫造成的誤差。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于:將所述混合溶液進行水浴加熱的溫度為80°C，時間為12h。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于:抽濾時應采用乙醇來洗去濾出物中雜質(zhì)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的易分離的宏觀有序石墨烯納米吸附劑制備方法，其特征在于:恒溫干燥時控制在60°C，時間為12h。
【文檔編號】B01J20/30GK104174359SQ201410401076
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月14日
【發(fā)明者】馬杰, 孫怡然, 陳君紅, 李晨璐, 李強, 楊明軒 申請人:同濟大學