一種石墨烯/鐵酸鹽多級(jí)三維結(jié)構(gòu)染料吸附劑的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種石墨烯/鐵酸鹽多級(jí)三維結(jié)構(gòu)染料吸附劑的制備方法，具體是采用水熱法將氧化石墨烯基與鐵酸鋅進(jìn)行復(fù)合，生成一種新型多級(jí)多孔染料吸附劑。本發(fā)明制備的功能化多級(jí)多孔納米粒子具有較高的比表面積，新穎的形貌結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)及良好的分散性能等特點(diǎn)，可用于污水中剛果紅染料的吸附。本發(fā)明所涉及的方法簡(jiǎn)單，原料易得，適合于不同樣品中染料的吸附及去除，具有廣闊的應(yīng)用前景。
【背景技術(shù)】
[0002]石墨烯材料是一種新型二維碳納米材料，和碳納米管相似，經(jīng)過(guò)氧化還原后的石墨烯單體由于層間相互吸引，傾向于二次堆垛形成團(tuán)聚。從多孔材料的角度來(lái)看，石墨烯材料的孔道主要是由層與層之間的間距構(gòu)成，而二次堆垛的大量形成，必定會(huì)降低其整體有效比表面積和孔道網(wǎng)絡(luò)，阻礙其吸附性能的提高，本專(zhuān)利中采用的是氧化還原石墨烯，表面有大量的含氧官能團(tuán)(包括羥基、環(huán)氧基、羧基)，表面帶有負(fù)電荷，對(duì)于陰離子染料去除效果不佳，但是其表面帶有的負(fù)電荷可以與金屬離子通過(guò)靜電引力和配位鍵作用結(jié)合。金屬離子附著在氧化還原石墨烯的結(jié)合位點(diǎn)，形成一個(gè)有序的晶核團(tuán)聚，而且?guī)в写判灶w粒產(chǎn)生的空間間隔效應(yīng)能夠有效的阻止石墨烯片層見(jiàn)的聚集堆積，同時(shí)形成了一個(gè)具有多級(jí)多孔的新穎形貌的復(fù)合材料，剛果紅是第一個(gè)人工合成的典型雙偶氮染料，同時(shí)也是一種陰離子染料，被廣泛應(yīng)用于紡織、造紙和印染等工業(yè)。其在生產(chǎn)和使用中被釋放到水體中，造成嚴(yán)重的污染。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯/鐵酸鹽多級(jí)三維結(jié)構(gòu)染料吸附劑的制備方法，通過(guò)將草酸鐵鋅與氧化還原石墨烯通過(guò)水熱法復(fù)合，生成多級(jí)多孔染料吸附劑。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)解決方案是它包括以下步驟:
1)將0.ο?-lg的氧化石墨烯粉末稱(chēng)取至燒杯中，加入5-50ml蒸懼水,超聲分散均勻；
2)用蒸餾水，甲醇，乙醇，異丙醇將硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸以物質(zhì)的量為1:2:1-10的藥品溶解混合，注入步驟1)中的分散液中；
3)將步驟2)中的混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的水熱釜中，置于50-400度烘箱中，反應(yīng)時(shí)間為6-48小時(shí)；
4)待反應(yīng)完成后將步驟3)中的水熱釜取出，將反應(yīng)物抽濾洗滌，烘干，將烘干后的粉末樣品置于馬弗爐中煅燒，煅燒溫度為300-800度，煅燒時(shí)間為2-8小時(shí)；
5)將步驟4)中的產(chǎn)物取出，用于剛果紅的染料的吸附試驗(yàn)。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:采用水熱法制備的該種新型高效的磁性吸附劑材料具有較高的比表面積，新穎的形貌結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定的化學(xué)性質(zhì)及良好的分散性能等特點(diǎn)，可用于污水中剛果紅染料的吸附。對(duì)于剛果紅的吸附量高達(dá)到117.55 mg/g(25°C條件下，在初始濃度為50mg/1剛果紅中加入20mg樣品，震蕩2h)。
【具體實(shí)施方式】
[0006]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)解決方案，這些實(shí)施例不能理解為是對(duì)技術(shù)方案的限制。
[0007]實(shí)例1:稱(chēng)取0.01的氧化石墨烯粉末至燒杯中，加入15 ml蒸餾水，超聲分散均勻。用蒸餾水將硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸以物質(zhì)的量為1:2:1的藥品溶解混合，加入石墨烯分散液中超聲分散均勻。將均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的水熱釜中，置于100度烘箱中，反應(yīng)時(shí)間為12小時(shí)。待反應(yīng)完成后將水熱釜取出，將產(chǎn)物抽濾洗滌，烘干后的粉末樣品置于200度馬弗爐中煅燒，煅燒時(shí)間為3小時(shí)，煅燒溫度為300度。將煅燒產(chǎn)物產(chǎn)物取出，用于剛果紅的染料的吸附試驗(yàn)。
[0008]實(shí)例2:稱(chēng)取0.05 g的氧化石墨烯粉末至燒杯中，加入5 ml蒸餾水，超聲分散均勻。用甲醇將硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸以物質(zhì)的量為1:2:5的藥品溶解混合，加入石墨烯分散液中超聲分散均勻。將均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的水熱釜中，置于150度烘箱中，反應(yīng)時(shí)間為16小時(shí)。待反應(yīng)完成后將水熱釜取出，將產(chǎn)物抽濾洗滌，烘干后的粉末樣品置于400度馬弗爐中煅燒，煅燒時(shí)間為5小時(shí)，煅燒溫度為500度。將煅燒產(chǎn)物產(chǎn)物取出，用于剛果紅的染料的吸附試驗(yàn)。
[0009]實(shí)例3:稱(chēng)取0.1 g的氧化石墨烯粉末至燒杯中，加入10 ml蒸餾水，超聲分散均勻。用乙醇將硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸以物質(zhì)的量為1:2:3的藥品溶解混合，加入石墨烯分散液中超聲分散均勻。將均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的水熱釜中，置于200度烘箱中，反應(yīng)時(shí)間為6小時(shí)。待反應(yīng)完成后將水熱釜取出，將產(chǎn)物抽濾洗滌，烘干后的粉末樣品置于400度馬弗爐中煅燒，煅燒時(shí)間為6小時(shí)，煅燒溫度為400度。將煅燒產(chǎn)物產(chǎn)物取出，用于剛果紅的染料的吸附試驗(yàn)。
[0010]實(shí)例4:稱(chēng)取0.5g的氧化石墨烯粉末至燒杯中，加入20 ml蒸餾水，超聲分散均勻。用異丙醇將硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸以物質(zhì)的量為1:2:5的藥品溶解混合，加入石墨烯分散液中超聲分散均勻。將均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的水熱釜中，置于300度烘箱中，反應(yīng)時(shí)間為48小時(shí)。待反應(yīng)完成后將水熱釜取出，將產(chǎn)物抽濾洗滌，烘干后的粉末樣品置于800度馬弗爐中煅燒，煅燒時(shí)間為12小時(shí)，煅燒溫度為600度。將煅燒產(chǎn)物產(chǎn)物取出，用于剛果紅的染料的吸附試驗(yàn)。
[0011]實(shí)例5:稱(chēng)取0.3 g的氧化石墨烯粉末至燒杯中，加入50 ml蒸餾水，超聲分散均勻。用蒸餾水將硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸以物質(zhì)的量為1:2:8的藥品溶解混合，加入石墨烯分散液中超聲分散均勻。將均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的水熱釜中，置于400度烘箱中，反應(yīng)時(shí)間為32小時(shí)。待反應(yīng)完成后將水熱釜取出，將產(chǎn)物抽濾洗滌，烘干后的粉末樣品置于400度馬弗爐中煅燒，煅燒時(shí)間為24小時(shí)，煅燒溫度為500度。將煅燒產(chǎn)物產(chǎn)物取出，用于剛果紅的染料的吸附試驗(yàn)。
[0012]實(shí)例6:稱(chēng)取1 g的氧化石墨烯粉末至燒杯中，加入35 ml蒸餾水，超聲分散均勻。用乙醇將硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸以物質(zhì)的量為1:2:10的藥品溶解混合，加入石墨烯分散液中超聲分散均勻。將均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的水熱釜中，置于100度烘箱中，反應(yīng)時(shí)間為32小時(shí)。待反應(yīng)完成后將水熱釜取出，將產(chǎn)物抽濾洗滌，烘干后的粉末樣品置于700度馬弗爐中煅燒，煅燒時(shí)間為5小時(shí)，煅燒溫度為700度。將煅燒產(chǎn)物產(chǎn)物取出，用于剛果紅的染料的吸附試驗(yàn)。
[0013]實(shí)例7:稱(chēng)取0.08 g的氧化石墨烯粉末至燒杯中，加入40ml蒸餾水，超聲分散均勻。用異丙醇將硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸以物質(zhì)的量為1:2:6的藥品溶解混合，加入石墨烯分散液中超聲分散均勻。將均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的水熱釜中，置于150度烘箱中，反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)。待反應(yīng)完成后將水熱釜取出，將產(chǎn)物抽濾洗滌，烘干后的粉末樣品置于300度馬弗爐中煅燒，煅燒時(shí)間為4小時(shí)，煅燒溫度為350度。將煅燒產(chǎn)物產(chǎn)物取出，用于剛果紅的染料的吸附試驗(yàn)。
[0014]實(shí)例8:稱(chēng)取0.6 g的氧化石墨烯粉末至燒杯中，加入50 ml蒸餾水，超聲分散均勻。用乙醇將硫酸鋅、硫酸亞鐵、草酸以物質(zhì)的量為1:2:4的藥品溶解混合，加入石墨烯分散液中超聲分散均勻。將均勻的混合溶液轉(zhuǎn)移到聚四氟乙烯的水熱釜中，置于200度烘箱中，反應(yīng)時(shí)間為16小時(shí)。待反應(yīng)完成后將水熱釜取出，將產(chǎn)物抽濾洗滌，烘干后的粉末樣品置于500度馬弗爐中煅燒，煅燒時(shí)間為4小時(shí)，煅燒溫度為600度。將煅燒產(chǎn)物產(chǎn)物取出，用于剛果紅的染料的吸附試驗(yàn)。
[0015]實(shí)例9稱(chēng)取0.8 g的氧化石墨烯粉末至燒杯中，加入35 ml蒸餾水