[发明专利]复合纳米材料及其制备方法和去除四溴双酚-A的应用

说明书

技术领域

本发明属于纳米复合材料技术领域，涉及一种磁性纳米复合材料的制备方法、由该方法制备的纳米材料及其去除四溴双酚-A(TBBPA)的应用。

背景技术

四溴双酚-A是一种很具有代表性的溴代阻燃剂，主要用于塑料、纺织品、电子、电器、运输包装、建材以及其他防火材料中，由于具有良好的化学稳定性、热稳定性、惰性和介电性，在许多国家和地区得到广泛的生产和使用，因此也造成了大气、水体、沉积物和土壤等环境介质及相关生态系统的严重污染。有关TBBPA尤其是它的衍生物的生理毒性研究已逐渐引起重视，包括免疫毒性、肝肾毒性、神经毒性和内分泌干扰性。在传统的水处理工艺中，TBBPA的去除率很低，对于TBBPA的去除主要集中在两类方法，物理吸附和化学降解，化学降解研究主要集中在生物降解和光催化降解两个方面。重点是物理吸附，物理吸附主要取决研究材料，已有的吸附材料包括：碳纳米管、粘土、分子修饰颗粒，磁性复合纳米材料等。

随着纳米技术的发展，纳米材料被广泛用到水处理上。由于氧化石墨烯对有机污染物有很好的吸附作用，因此利用氧化石墨烯纳米材料去除TBBPA成为可能，在水处理过程中，GO分离通常需要离心或过滤，将磁性材料的引入制成磁性氧化还原石墨烯(RGO-MSP)具有很好的磁响应性能，可以使RGO从溶液中迅速有效的分离。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种复合纳米材料及其制备方法和去除四溴双酚-A的应用。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种复合纳米材料，其特征在于，该材料的原料包括以下组分和重量份配方：

一种复合纳米材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)先将氧化石墨烯在乙二醇中超声3-4小时；

(2)将柠檬酸钠溶解在乙二醇中，加热到60-65℃，使其反应20-30min；

(3)在室温下，将FeCl₃·6H₂O和尿素在强烈的磁力搅拌辅助下溶解到步骤(2)获得的柠檬酸钠和乙二醇混合溶液中，得到铁盐前驱物/乙二醇混合溶液；

(4)将步骤(1)获得的氧化石墨烯/乙二醇混合溶液和步骤(3)获得的铁盐前驱物/乙二醇混合溶液搅拌混合，反应时间为2-3h；然后将其移至反应釜中，在200-250℃下反应12-14h，随后在室温下自然冷却；

(5)在6000-7000rpm下离心获得黑色沉淀物，用乙醇和去离子水洗涤多次，然后冷冻干燥获得产物。

步骤(1)所述的氧化石墨烯与乙二醇的质量体积比为(0.025-0.05)∶(8-15)g/mL。

步骤(2)所述的柠檬酸钠与乙二醇的质量体积比为(0.4-0.8)∶(7-14)g/mL。

步骤(4)所述的反应釜为聚四氟乙烯衬不锈钢反应釜。

一种复合纳米材料在去除四溴双酚-A的应用，其特征在于，在待处理水中加入所述复合纳米材料，使其浓度为10-20mg/L，在温度为25-35℃，pH为6.0-6.5，振荡24-30h，振荡频率为每分钟150-180次，在外磁场作用下磁分离30-40min后，用高效液相色谱及相应检测器测定剩余TBBPA浓度。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、本发明的复合材料磁响应性佳，超顺磁性便于进行磁分离和回收，材料的结构使其具有较大的比表面积，有利于提高吸附效率。

2、本发明的复合材料的制备方法简便，成本低，可控性强；对水中的TBBPA有很好的吸附作用，在pH为中性时，吸附容量高达100-120mg/g，远远高于颗粒活性炭的20-40mg/g的吸附容量，不同模型的拟合结果如图4所示，该方法很容易将水溶液中TBBPA吸附去除。

附图说明

图1为本发明复合纳米材料的扫描电子和透射电子显微镜示意图；

图2为本发明复合纳米材料的热重分析图；

图3为本发明复合纳米材料的磁性能曲线示意图；

图4为本发明复合纳米材料对不同浓度TBBPA的吸附能力及不同模型的拟合结果；

图5本发明磁性复合纳米材料对不同浓度TBBPA吸附平衡时间及吸附容量图。

具体实施方式

实施例1

(1)先将0.025g氧化石墨烯在8mL的乙二醇中超声3小时。

(2)将0.408g柠檬酸钠溶解在7mL乙二醇中，加热到60℃，使其反应20min。