氧化石墨烯改性凹凸棒土、其制备方法及应用与流程

    专利2022-07-08  107

    本发明属于无机功能材料领域。具体涉及一种氧化石墨烯改性凹凸棒土、其制备方法及应用。



    背景技术:

    人类社会进入工业文明以来,环境污染问题日益严重。对人类健康造成不利影响的环境污染主要包括空气污染、水污染、土壤污染等。水是生命之源,水污染的治理又是环境治理中的重点。目前,光催化技术被广泛用于水污染的治理。通过光催化治理水污染的原理是:通过太阳光照射在光催化剂上诱导产生羟基自由基、超氧自由基等多种活性成分,这些活性成分可以协同降解污染水体中的有机污染物,从而解决污染水体富营养化以及化学需氧量过高的问题,达到净化污染水体的目的。

    石墨烯是一种具有广泛用途的新材料,近年来,石墨烯复合材料也被用在污水处理领域。石墨烯材料具有很好的电子传输性能,在光催化降解水中的有机污染物过程中,石墨烯类材料可以与光催化材料相结合,石墨烯材料作为光催化过程中的吸附剂和电子受体,能够大大增强光催化污水处理过程中对有机物和重金属污染物的降解效率。

    但是,当前已有的用于水处理的石墨烯复合材料存在成本高、难以大规模工业生产等不足。

    凹凸棒一种晶质水合镁铝硅酸盐矿物,具有独特的层链状结构特征,在其结构中存在晶格置换,晶体呈针状,纤维状或纤维集合状。凹凸棒石具有独特的分散、耐高温、抗盐碱等良好的胶体性质和较高的吸附脱色能力,具有介于链状结构和层状结构之间的中间结构。

    凹凸棒石独特的晶体结构,使之具有许多特殊的物化及工艺性能。主要物化性能和工艺性能有:阳离子可交换性、吸水性、吸附脱色性,大的比表面积(9.6~36m2/g)以及胶质价和膨胀容。这些物化性能与蒙脱石相似。

    利用凹凸棒介于链状结构和层状结构之间的中间结构作为氧化石墨烯(go)的载体形成凹凸棒@go复合材料,巧妙的解决了go应用过程中的团聚、分散不充分的技术瓶颈。本申请正是基于凹凸棒与氧化石墨烯结合产生的复合材料具备上述优异性能,来提供一种性能优异的污水净化材料。



    技术实现要素:

    为了改善现有技术,本发明旨在提供一种氧化石墨烯改性凹凸棒土的制备方法、其产品及用途。本发明提供如下技术方案:

    一种氧化石墨烯改性凹凸棒土的制备方法,所述方法包括:

    (1)混料:将凹凸棒土与氧化石墨烯分散液在混料机中混合均匀;

    (2)干燥:将步骤(1)所得混合物在空气中加热干燥,或者通过真空干燥;

    (3)粉碎:对步骤(2)所得到的混合物,采用球磨机研磨到所需粒度,得到所述氧化石墨烯改性凹凸棒土。

    根据本发明的一种实施方式,例如,在所述步骤(1)中,所述凹凸棒土与所述氧化石墨烯分散液的混料质量比例为1:0.5~1:10,可得不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯改性凹凸棒土,氧化石墨烯质量含量0.25%~5%,标记为凹凸棒@0.25%go~凹凸棒@5%go,其中go为grapheneoxide的缩写,即氧化石墨烯。

    根据本发明的一种实施方式,例如,在所述步骤(2)中,所述在空气中干燥的温度不超过120℃,所述真空干燥的温度不超过100℃;干燥时间为2h~

    24h;

    优选的,在所述步骤(3)中,所述采用球磨机研磨的时间为2h-8h。

    本发明的实施例提供一种氧化石墨烯改性凹凸棒土的制备方法,所述方法包括:

    (1)混料:将凹凸棒土与氧化石墨烯分散液在混料机中混合均匀;

    (2)喷雾干燥:热空气的温度不超过120℃,得到所述氧化石墨烯改性凹凸棒土。

    根据本发明的一种实施方式,例如,所述凹凸棒土与所述氧化石墨烯分散液的混料质量比例为1:4~1:10,得到不同氧化石墨烯含量的凹凸棒@go复合材料,go质量含量2%~5%,标记为凹凸棒@2%go~凹凸棒@5%go,其中go为grapheneoxide的缩写,即氧化石墨烯。

    本发明的实施例提供一种氧化石墨烯改性凹凸棒土,所述氧化石墨烯改性凹凸棒土采用如上所述的制备方法制备得到。

    根据本发明的一种实施方式,例如,在上述用途中,将所述氧化石墨烯改性凹凸棒土与污水混合,用于净水;

    优选的,在所述氧化石墨烯改性凹凸棒土中,所述凹凸棒土与所述氧化石墨烯的质量比在100:2到100:5之间;

    优选的,所述氧化石墨烯改性凹凸棒土与所述污水的质量比为1:100000-1:100,进一步优选为为1:10000-1:1000。

    根据本发明的一种实施方式,例如,所述污水为流动水或者静止水体;

    优选的,将所述氧化石墨烯改性凹凸棒土与污水混合至少7天,进一步优选的,将所述氧化石墨烯改性凹凸棒土与污水混合至少14天。

    根据本发明的一种实施方式,例如,所述氧化石墨烯分散液通过如下方法制备:

    (a)将高纯鳞片石墨和硝酸钠加入浓硫酸中,制冷至0℃,并且一直搅拌,在0℃下保温一段时间;

    (b)缓慢加入高锰酸钾,加高锰酸钾过程中温度保持在0~5℃,继续搅拌一段时间;

    (c)升温到30-50℃继续搅拌一段时间;

    (d)停止加热继续搅拌,缓慢加入一定量的去离子水,控制体系温度在90℃以下;

    (e)控制体系温度不超80℃情况下加入一定量质量分数为30%的双氧水,搅拌5-20分钟后取出;

    (f)洗涤氧化石墨烯并分离,然后通过测定水中氧化石墨烯的含量,加入计量纯水配置得到一定浓度的氧化石墨烯分散液;

    优选的,所述高纯鳞片石墨的尺寸为200目-1200目,优选200目-1000目,更优选300目-1000目,更优选400目-800目;

    优选的,所述步骤(a)中所述保温一段时间为>1h,优选>2h;优选的,所述步骤(a)中所述保温一段时间为1h-5h,优选2h-4h;

    优选的,所述步骤(d)中体系温度控制在70℃-90℃,优选控制在75℃-

    85℃,更优选控制在77℃-82℃,最优选控制在80℃;

    优选的,步骤(f)中所述洗涤氧化石墨烯为:用去离子水反复洗涤氧化石墨烯至中性;

    优选的,所述高纯鳞片石墨的纯度>95%,优选>97%,优选>98%;

    优选的,在步骤(a)中,所述高纯鳞片石墨和所述硝酸钠的质量比为1:0.5-1.5,优选为1:0.8-1.2,优选1:1;

    优选的,在步骤(a)中,所述高纯鳞片石墨和所述浓硫酸的用量比为1g:(30-80ml),优选为1g:(40-60ml),优选为1g:50ml;

    优选的,步骤(b)中所述高锰酸钾的质量为步骤(a)中所述高纯鳞片石墨的3-10倍,优选4-8倍,优选6倍;

    优选的,步骤(a)中所述继续搅拌一段时间为继续搅拌30-120min,优选60-100min,优选90min;

    优选的,步骤(c)中所述继续搅拌一段时间为继续搅拌1-3h,优选为2h。

    优选的,步骤(d)中所述去离子水与步骤(a)中所述浓硫酸的体积比为(0.6-1.0):1,优选0.8:1;

    优选的,步骤(e)中所述质量分数为30%的双氧水与步骤(a)中所述浓硫酸的体积比为(0.05-0.2):1,优选0.1:1;

    优选的,步骤(c)为:升温到40℃继续搅拌一段时间;

    优选的,步骤(e)为:控制体系温度不超80℃情况下加入一定量质量分数为30%的双氧水,搅拌10分钟后取出。

    具体实施方式

    下文将结合具体实施例对本发明的电致发光材料及器件做更进一步的说明。应当理解,下列实施例仅为示例性地说明和解释本发明,而不应被解释为对本发明保护范围的限制。凡基于本发明上述内容所实现的技术均涵盖在本发明旨在保护的范围内。

    制备表征实施例1凹凸棒@go复合材料的制备及表征

    制备凹凸棒@go复合材料的原料主要包括两种:(1)采用粒径小于320目天然凹凸棒土(即粒径小于44微米),通常市售的规格是500目;(2)氧化石墨烯分散液,浓度为5mg/ml。

    上述氧化石墨烯分散液的制备方法如下:

    (1)将2g500目高纯鳞片石墨和2g硝酸钠加入100ml浓硫酸中,制冷至0℃,并且一直搅拌,在0℃下保温2h;

    (2)缓慢加入12g高锰酸钾,加高锰酸钾过程中温度保持在0~5℃,继续搅拌90分钟;

    (3)升温到40℃继续搅拌2小时;

    (4)停止加热继续搅拌,缓慢加入80ml去离子水,控制体系温度在80℃;

    (5)控制体系温度不超80℃情况下加入10ml质量分数为30%的双氧水,搅拌10分钟后取出;

    (6)将得到的氧化石墨烯用去离子水反复洗涤至中性并分离,然后通过测定水中氧化石墨烯的含量,加入计量纯水配置得到浓度为5mg/ml的氧化石墨烯分散液。

    采用原子力显微镜、sem(扫描电镜)、tem(透射电镜)、eds能谱、拉曼光谱、uv-vis(紫外及可见光)光谱等手段对上述氧化石墨烯分散液进行了表征,其组成为:氧化石墨烯片径400~1200nm、单层率>90%,氧化石墨烯纯度>99%,分散液为纯水,氧化石墨烯浓度5mg/ml,不含任何分散剂等非石墨烯类物质;禁带宽度为1.71~5.0ev,对应的本征吸收波长限是245~725nm,即在紫外、可见光范围内有广泛吸收。

    凹凸棒@go复合材料的制备方法包括两种,根据氧化石墨烯含量的不同,可以选择任意一种制备方法。

    方法1:主要包括以下步骤,

    (1)混料:将凹凸棒土与氧化石墨烯分散液在混料机中混合均匀,凹凸棒土与氧化石墨烯分散液的混料比例为1:0.5~1:10不等(质量比),可得不同氧化石墨烯含量的凹凸棒@go复合材料,go质量含量0.25%~5%,标记为凹凸棒@0.25%go~凹凸棒@5%go;

    (2)干燥:可以在空气中加热干燥,也可以通过真空干燥,空气中干燥温度不超过120℃,真空干燥温度不超过100℃;干燥时间2h~24h不等;所述真空度一般在50pa以下,优选20pa以下,优选15pa以下,优选10pa以下。

    (3)粉碎:采用球磨机研磨到所需粒度,通常需2h~8h;

    (4)raman光谱测试。

    方法2:主要包括以下步骤,

    (1)混料:将凹凸棒土与氧化石墨烯分散液在混料机中混合均匀,凹凸棒土与氧化石墨烯分散液的混料比例为1:4~1:10不等(质量比),可得不同氧化石墨烯含量的凹凸棒@go复合材料,go质量含量2%~5%,标记为凹凸棒@2%go~凹凸棒@5%go;

    (2)喷雾干燥:热空气的温度不超过120℃;

    (3)raman光谱测试。

    上述方法1为通用方法;而对于氧化石墨烯含量高的复合材料,由于混料所得混合物流动性高,可以采用喷雾干燥的方法2,流程更短,效率更高。

    对制备得到的凹凸棒@go复合材料,采用拉曼光谱进行测试表征。测试方法为:采用光源为532nm的raman光谱仪进行测试,石墨烯的拉曼光谱由若干峰组成,主要为g峰、d峰以及2d峰;氧化石墨烯仅有g峰、d峰,没有2d峰。g峰是石墨烯的主要特征峰,是由sp2碳原子的面内振动引起的,它出现在1580cm-1附近,该峰能有效反映石墨烯的层数,但极易受应力影响。d峰通常被认为是石墨烯的无序振动峰,该峰出现的具体位置与激光波长有关,它是由于晶格振动离开布里渊区中心引起的,用于表征石墨烯样品中的结构缺陷或边缘,出现在1350cm-1左右。2d峰是双声子共振二阶拉曼峰,用于表征石墨烯样品中碳原子的层间堆垛方式,它的出峰频率也受激光波长影响,出现在2700cm-1左右。按照本实施例制备的氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯只出现d峰和g峰,若出现2d峰则表明氧化石墨烯已被部分还原,特殊结构被改变。

    制备实施例2-8

    按照上述制备表征实施例1记载的制备(方法1)和表征方法,制备了7种不同的凹凸棒@go复合材料,并对其进行了raman测试,结果列于下表1。

    表1凹凸棒@go复合材料制备-组成及工艺参数(真空、温度、时间)

    注1:压强小于或等于20pa的真空。

    从上表1结果可见,实施例2-4、6-7的raman测试结果都未发现2d峰,表明氧化石墨烯的结构保持得较好;而实施例5、8的raman测试结果发现了2d峰,表明氧化石墨烯已被部分还原,也即催化活性的石墨烯特殊结构被部分热还原改变。实施例中用到的氧化石墨烯分散液浓度为5mg/ml,那么可以计算出来,实施例2-8中凹凸棒土与氧化石墨烯的质量比为100:0.25。

    制备实施例9-16

    按照上述制备表征实施例1记载的制备(方法1)和表征方法,制备了8种不同的凹凸棒@go复合材料,并对其进行了raman测试,结果列于下表2。

    表2凹凸棒@go复合材料制备-组成及工艺参数(真空、温度、时间)

    注1:压强小于或等于20pa的真空。

    从上表2结果可见,实施例9-16的raman测试结果都未发现2d峰,表明氧化石墨烯的结构保持得较好。将实施例9-16与实施例2-8对比,主要区别在于实施例9-16中氧化石墨烯分散液的用量加大了,实施例中用到的氧化石墨烯分散液浓度为5mg/ml,那么可以计算出来,实施例9-16中凹凸棒土与氧化石墨烯的质量比在100:2到100:5之间,从表2的结果可以看到,上述配比区间所得到的产品性能比较好。

    制备实施例17-23

    按照上述制备表征实施例1记载的制备(方法2)和表征方法,制备了7种不同的凹凸棒@go复合材料,并对其进行了raman测试,结果列于下表3。

    表3凹凸棒@go复合材料制备-组成及工艺

    从上表3结果可见,实施例17-23的raman测试结果都未发现2d峰,表明氧化石墨烯的结构保持得较好。将实施例17-23与实施例2-8对比,主要区别在于实施例17-23中氧化石墨烯分散液的用量加大了,实施例中用到的氧化石墨烯分散液浓度为5mg/ml,那么可以计算出来,实施例17-23中凹凸棒土与氧化石墨烯的质量比有三种:100:2、100:3.5、100:5,从表3的结果可以看到,上述配比所得到的产品性能比较好。

    应用实施例24-29

    将上述实施例制备的产品用于水质净化,得到如下表4所示的结果。

    表4凹凸棒@go水质净化效果

    注:实施例26的凹凸棒@0.25%go采用实施例2的方法制备;实施例27的凹凸棒@0.25%go采用实施例3的方法制备(实施例26和27如果采用实施例4、6-7的产品,也能获得类似的效果);实施例28的凹凸棒@5%go采用实施例13的方法制备;实施例29的凹凸棒@5%go采用实施例14的方法制备(实施例28和29如果采用其他能制备得到凹凸棒@5%go的实施例,也能获得类似的效果)。

    由上表4的结果可以得出以下结论:

    (1)实施例24的结果表明,未负载go的凹凸棒土使用量为千分之一时可以使污水迅速净化,且可以保持大约7d;而实施例25的结果表明,使用量为万分之一时净水能力大幅度下降且也不能保持水质;

    (2)实施例26的结果表明,凹凸棒@0.25%go使用量为千分之一时可以使污水迅速净化,且可以保持大约14d,并且与实施例24的结果相比可知,净水效果比单纯用凹凸棒土要好,尤其是处理14d后的差异更加明显;

    (3)实施例27的结果表明,凹凸棒@go使用量为万分之一时虽然污水净化速度变慢,但能持续净化水质且能保持14d,并且与实施例24的结果相比可知,处理14d后实施例27的净水效果还是明显优于单纯用凹凸棒土的实施例24;

    (4)实施例29的结果表明,使用高go含量的凹凸棒@5%go使用量为十万分之一即可以净化水质且保持14d;而实施例28表明,使用高go含量的凹凸棒@5%go使用量为万分之一,取得了最好的净水效果;

    (5)实施例24-29的结果表明,保持水质实际与处理时使用的go浓度有关,与处理时间也有关;处理4小时,在凹凸棒土上负载go的效果还不明显,但处理7天,凹凸棒@go的净水效果就接近甚至超越纯凹凸棒土了;处理14天,及时用量仅为纯凹凸棒土的十分之一、甚至千分之一,凹凸棒@go的净水效果也是全面胜出的;可见凹凸棒@go的净水效果是长效的,负载go后净水剂的用量可以大幅度减少,一方面降低了成本,另一方面也大大减少了二次污染。

    综合上述实施例1-29的结果可以得到以下结论:

    (1)利用凹凸棒介于链状结构和层状结构之间的中间结构作为石墨烯的载体形成凹凸棒@go复合材料,巧妙地解决了go应用过程中的团聚、分散不充分的技术瓶颈;

    (2)由于凹凸棒石粘土(即凹凸棒土)具有的特殊的物理化学性质和工艺性能,使其在石油、化工、建材、造纸、医药、农业等方面得到广泛应用;国内用量最大的是涂料、钻井泥浆、食用油脱色;凹凸棒@go复合材料同样也可以应用在这些领域;

    (3)凹凸棒@go复合材料除具备凹凸棒材料的特性外兼具氧化石墨烯的特性;

    (4)氧化石墨烯分散液可以用于自然环境污水的水质净化,但在流动性水体中存在氧化石墨烯流失,难以保持水体中氧化石墨烯的浓度的难题,采用凹凸棒@go复合材料后可以有效解决氧化石墨烯流失问题,凹凸棒@go复合材料可以留存在水体底部长期保持作用,实验证明一般处理7-14天即可明显改善水质,而实验室的记录表明,良好的水质一直保持了4年;

    (5)氧化石墨烯、凹凸棒土以及它们的复合材料均通过第三方生物安全性测试评估,而且凹凸棒土本身就可以作为动物饲料添加剂使用,所以本发明的氧化石墨烯改性凹凸棒土用于污水处理时,并不会带入新的污染物。

    以上,对本发明的实施方式进行了详细说明。但是,本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。


    技术特征:

    1.一种氧化石墨烯改性凹凸棒土的制备方法,其特征在于,所述方法包括:

    (1)混料:将凹凸棒土与氧化石墨烯分散液在混料机中混合均匀;

    (2)干燥:将步骤(1)所得混合物在空气中加热干燥,或者通过真空干燥;

    (3)粉碎:对步骤(2)所得到的混合物,采用球磨机研磨到所需粒度,得到所述氧化石墨烯改性凹凸棒土。

    2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述氧化石墨烯分散液通过如下方法制备:

    (a)将高纯鳞片石墨和硝酸钠加入浓硫酸中,制冷至0℃,并且一直搅拌,在0℃下保温一段时间;

    (b)缓慢加入高锰酸钾,加高锰酸钾过程中温度保持在0~5℃,继续搅拌一段时间;

    (c)升温到30-50℃继续搅拌一段时间;

    (d)停止加热继续搅拌,缓慢加入一定量的去离子水,控制体系温度在90℃以下;

    (e)控制体系温度不超80℃情况下加入一定量质量分数为30%的双氧水,搅拌5-20分钟后取出;

    (f)洗涤氧化石墨烯并分离,然后通过测定水中氧化石墨烯的含量,加入计量纯水配置得到一定浓度的氧化石墨烯分散液;

    优选的,所述高纯鳞片石墨的尺寸为200目-1200目,优选200目-1000目,更优选300目-1000目,更优选400目-800目;

    优选的,所述步骤(a)中所述保温一段时间为>1h,优选>2h;优选的,所述步骤(a)中所述保温一段时间为1h-5h,优选2h-4h;

    优选的,所述步骤(d)中体系温度控制在70℃-90℃,优选控制在75℃-85℃,更优选控制在77℃-82℃,最优选控制在80℃;

    优选的,步骤(f)中所述洗涤氧化石墨烯为:用去离子水反复洗涤氧化石墨烯至中性;

    优选的,所述高纯鳞片石墨的纯度>95%,优选>97%,优选>98%;

    优选的,在步骤(a)中,所述高纯鳞片石墨和所述硝酸钠的质量比为1:0.5-1.5,优选为1:0.8-1.2,优选1:1;

    优选的,在步骤(a)中,所述高纯鳞片石墨和所述浓硫酸的用量比为1g:(30-80ml),优选为1g:(40-60ml),优选为1g:50ml;

    优选的,步骤(b)中所述高锰酸钾的质量为步骤(a)中所述高纯鳞片石墨的3-10倍,优选4-8倍,优选6倍;

    优选的,步骤(a)中所述继续搅拌一段时间为继续搅拌30-120min,优选60-100min,优选90min;

    优选的,步骤(c)中所述继续搅拌一段时间为继续搅拌1-3h,优选为2h。

    优选的,步骤(d)中所述去离子水与步骤(a)中所述浓硫酸的体积比为(0.6-1.0):1,优选0.8:1;

    优选的,步骤(e)中所述质量分数为30%的双氧水与步骤(a)中所述浓硫酸的体积比为(0.05-0.2):1,优选0.1:1;

    优选的,步骤(c)为:升温到40℃继续搅拌一段时间;

    优选的,步骤(e)为:控制体系温度不超80℃情况下加入一定量质量分数为30%的双氧水,搅拌10分钟后取出。

    3.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述步骤(1)中,所述凹凸棒土与所述氧化石墨烯分散液的混料质量比例为1:0.5~1:10,可得不同氧化石墨烯含量的氧化石墨烯改性凹凸棒土,氧化石墨烯质量含量0.25%~5%,标记为凹凸棒@0.25%go~凹凸棒@5%go,其中go为grapheneoxide的缩写,即氧化石墨烯。

    4.根据权利要求1或2所述的方法,其特征在于,在所述步骤(2)中,所述在空气中干燥的温度不超过120℃,所述真空干燥的温度不超过100℃;干燥时间为2h~24h;

    优选的,在所述步骤(3)中,所述采用球磨机研磨的时间为2h-8h。

    5.一种氧化石墨烯改性凹凸棒土的制备方法,其特征在于,所述方法包括:

    (1)混料:将凹凸棒土与氧化石墨烯分散液在混料机中混合均匀;

    (2)喷雾干燥:热空气点温度不超过120℃,得到所述氧化石墨烯改性凹凸棒土。

    6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述氧化石墨烯分散液通过如下方法制备:

    (a)将高纯鳞片石墨和硝酸钠加入浓硫酸中,制冷至0℃,并且一直搅拌,在0℃下保温一段时间;

    (b)缓慢加入高锰酸钾,加高锰酸钾过程中温度保持在0~5℃,继续搅拌一段时间;

    (c)升温到30-50℃继续搅拌一段时间;

    (d)停止加热继续搅拌,缓慢加入一定量的去离子水,控制体系温度在90℃以下;

    (e)控制体系温度不超80℃情况下加入一定量质量分数为30%的双氧水,搅拌5-20分钟后取出;

    (f)洗涤氧化石墨烯并分离,然后通过测定水中氧化石墨烯的含量,加入计量纯水配置得到一定浓度的氧化石墨烯分散液;

    优选的,所述高纯鳞片石墨的尺寸为200目-1200目,优选200目-1000目,更优选300目-1000目,更优选400目-800目;

    优选的,所述步骤(a)中所述保温一段时间为>1h,优选>2h;优选的,所述步骤(a)中所述保温一段时间为1h-5h,优选2h-4h;

    优选的,所述步骤(d)中体系温度控制在70℃-90℃,优选控制在75℃-85℃,更优选控制在77℃-82℃,最优选控制在80℃;

    优选的,步骤(f)中所述洗涤氧化石墨烯为:用去离子水反复洗涤氧化石墨烯至中性;

    优选的,所述高纯鳞片石墨的纯度>95%,优选>97%,优选>98%;

    优选的,在步骤(a)中,所述高纯鳞片石墨和所述硝酸钠的质量比为1:0.5-1.5,优选为1:0.8-1.2,优选1:1;

    优选的,在步骤(a)中,所述高纯鳞片石墨和所述浓硫酸的用量比为1g:(30-80ml),优选为1g:(40-60ml),优选为1g:50ml;

    优选的,步骤(b)中所述高锰酸钾的质量为步骤(a)中所述高纯鳞片石墨的3-10倍,优选4-8倍,优选6倍;

    优选的,步骤(a)中所述继续搅拌一段时间为继续搅拌30-120min,优选60-100min,优选90min;

    优选的,步骤(c)中所述继续搅拌一段时间为继续搅拌1-3h,优选为2h。

    优选的,步骤(d)中所述去离子水与步骤(a)中所述浓硫酸的体积比为(0.6-1.0):1,优选0.8:1;

    优选的,步骤(e)中所述质量分数为30%的双氧水与步骤(a)中所述浓硫酸的体积比为(0.05-0.2):1,优选0.1:1;

    优选的,步骤(c)为:升温到40℃继续搅拌一段时间;

    优选的,步骤(e)为:控制体系温度不超80℃情况下加入一定量质量分数为30%的双氧水,搅拌10分钟后取出。

    7.根据权利要求5或6所述的方法,其特征在于,所述凹凸棒土与所述氧化石墨烯分散液的混料质量比例为1:4~1:10,得到不同氧化石墨烯含量的凹凸棒@go复合材料,go质量含量2%~5%,标记为凹凸棒@2%go~凹凸棒@5%go,其中go为grapheneoxide的缩写,即氧化石墨烯。

    8.一种氧化石墨烯改性凹凸棒土,其特征在于,所述氧化石墨烯改性凹凸棒土采用如权利要求1-7的任一项所述的方法制备得到。

    9.一种如权利要求8所述的氧化石墨烯改性凹凸棒土的用途,其特征在于,将所述氧化石墨烯改性凹凸棒土与污水混合,用于净水;

    优选的,在所述氧化石墨烯改性凹凸棒土中,所述凹凸棒土与所述氧化石墨烯的质量比在100:2到100:5之间;

    优选的,所述氧化石墨烯改性凹凸棒土与所述污水的质量比为1:100000-1:100,进一步优选为为1:10000-1:1000。

    10.如权利要求9所述的用途,其特征在于,所述污水为流动水或者静止水体;

    优选的,将所述氧化石墨烯改性凹凸棒土与污水混合至少7天,进一步优选的,将所述氧化石墨烯改性凹凸棒土与污水混合至少14天。

    技术总结
    一种氧化石墨烯改性凹凸棒土的制备方法,所述方法包括:(1)混料:将凹凸棒土与氧化石墨烯分散液在混料机中混合均匀;(2)干燥:将步骤(1)所得混合物在空气中加热干燥,或者通过真空干燥;(3)粉碎:对步骤(2)所得到的混合物,采用球磨机研磨到所需粒度,得到所述氧化石墨烯改性凹凸棒土。

    技术研发人员:顾宝珊;卜凡伟;杨培燕;赵皓琦
    受保护的技术使用者:中科远方(北京)科技有限公司
    技术研发日:2020.06.11
    技术公布日:2021.03.12

    转载请注明原文地址:https://wp.8miu.com/read-13921.html

    最新回复(0)