[发明专利]一种锌铁氧体@壳聚糖/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用

说明书

一种锌铁氧体@壳聚糖/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用，由磁性粒子锌铁氧体与壳聚糖交联得到带有磁性的锌铁氧体@壳聚糖，再将锌铁氧体@壳聚糖负载在氧化石墨烯片层上制得锌铁氧体@壳聚糖/氧化石墨烯复合材料，所述的磁性粒子锌铁氧体与所述的壳聚糖的质量比为0.83～1.66:3，所述锌铁氧体@壳聚糖与所述氧化石墨烯质量比为0.8～1.2:1。制备过程简单，成本低，制得的锌铁氧体@壳聚糖/氧化石墨烯复合材料在处理水中碱性品红的应用，吸附性能良好。

技术领域

本发明涉及一种锌铁氧体@壳聚糖/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用，属于石墨烯复合材料以及染料吸附技术领域。

背景技术

有机染料是一类重要的化学品，它广泛应用于橡胶、清漆、农药以及染色等领域。如今，有一种环境污染变得十分普遍，这就是染料导致的污染。印染废水会带来十分恶劣的环境影响，因为若不正确处理，污染物会随着水循环进入一个地区的动植物和人的体内，引发突变或癌症等疾病。因此，控制染料污染已经迫在眉睫。人们已经掌握了许多不同的方法来去除染料污染，包括吸附法、化学凝固法、液膜分离法、电解法、生物分解法、氧化和其他一些方法。但是，吸附法更加可行，因为它操作简单、成本低、效率高。我们要做的是找到合适的吸附剂来去除水中的染料。

壳多糖是自然界中第二丰富的天然生物聚合物，它具有良好的成膜性、生物相容性、生物降解性，同时由于含有丰富的氨基和羟基，它无毒、易粘合、易化学修饰。因此，壳多糖，作为一种环保、对人类无害的物质，兼具良好的吸附性能，可有效地提高吸附剂的吸附能力和分离性能。

2004年，英国的Andre Geim和Konstantin Novoselov利用微机械分离法直接将石墨薄片依次裁剪，得到了稳定的单层石墨烯，这一重大突破填补了二维碳材料的空白，极大地丰富了人们对碳材料的认识。富勒烯、碳纳米管、石墨可以通过一定的“化学裁剪”得到石墨烯，因此，石墨烯是前三者碳材料的基本结构单元。石墨烯因其巨大的比表面积、表面丰富的含氧官能团而呈现出极强的吸附能力，其本身与其复合材料在处理有机物废水、重金属离子等方面具有巨大的潜在应用价值。目前，石墨烯制备技术也不断发展，石墨烯的前驱体氧化石墨烯的合成技术也不断革新，大大加强了石墨烯在各个领域的应用能力。将石墨烯(Graphene)与其它材料进行复合不仅可以解决上述两个问题而且可以进一步增强材料的整体功能。石墨烯因具有极高的比表面积而被广泛用作吸附剂，把壳聚糖涂覆在磁性流体上是一种扩展壳聚糖功能的新方法。可以提高壳聚糖作为吸附剂的比表面积，同时也可以降低吸附染料时的浓度最低限。将两者材料复合可以进一步阻止石墨烯以及金属粒子的团聚，提高两者材料吸附性能，达到安全、廉价、环保、高效的去除有机染料的目的，实现材料吸附同分离的双功能化，对有机染料的去除具有重大的意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种制备过程简单，成本低吸附性能良好的锌铁氧体@壳聚糖/氧化石墨烯复合材料及其制备方法和应用。

为解决该技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种锌铁氧体@壳聚糖/氧化石墨烯复合材料，其特征在于：由磁性粒子锌铁氧体与壳聚糖交联得到带有磁性的锌铁氧体@壳聚糖，再将锌铁氧体@壳聚糖负载在氧化石墨烯片层上制得锌铁氧体@壳聚糖/氧化石墨烯复合材料，所述的磁性粒子锌铁氧体与所述的壳聚糖的质量比为0.83～1.66:3，所述锌铁氧体@壳聚糖与所述氧化石墨烯质量比为0.8～1.2:1。

一种锌铁氧体@壳聚糖/氧化石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

A、制备锌铁氧体@壳聚糖：将ZnCl₂、FeCl₃和二次蒸馏水配成溶液，并滴入氨水中，再将该混合溶液在水浴中恒温搅拌反应，得到的产物在马弗炉中煅烧得到磁性粒子锌铁氧体；将壳聚糖溶解在乙酸溶液中，再加入磁性粒子锌铁氧体，将纯度为25％的戊二醛加入到烧瓶中与溶液混合，并搅拌反应，依次用石油醚、乙醇、二次蒸馏水洗涤沉淀物质直至pH值为7，制得锌铁氧体@壳聚糖；