[发明专利]具有重金属离子吸脱附作用的功能化气凝胶及制备方法

说明书

本发明公开具有重金属离子吸脱附作用的功能化气凝胶及制备方法，制备方法包括步骤：A、对氧化石墨进行超声处理，形成均匀的氧化石墨烯分散液；B、在氧化石墨烯分散液加入具有重金属络合作用的络合化合物，并搅拌形成均匀的混合溶液；C、将混合溶液进行加热反应，获得经络合化合物修饰的功能化水凝胶；D、对功能化水凝胶进行溶剂置换，然后进行干燥得到有重金属离子吸脱附能力的功能化气凝胶。本发明充分利用气凝胶高的孔隙率、大的比表面积、低密度等优点，结合络合化合物的吸附和脱附能力，从而将两者相融贯通，将其应用于废水处理，有利于改善废水中重金属的含量。

技术领域

本发明涉及石墨烯材料领域，尤其涉及具有重金属离子吸脱附作用的功能化气凝胶及制备方法。

背景技术

随着人类活动及工业的迅速发展，人们的生活质量也逐渐提高。但发展的同时，能源储存及环境修复显得日渐重要。石墨烯因其独特的结构及杰出的性能自发现以来就受到科学家们的青睐。以石墨烯构建的三维材料，具有高的孔隙率、低密度等特性在能源、环境、催化、生物医疗等领域潜在很大的应用前景。石墨烯的制备方法很多，最简单方法可通过氧化石墨还原而获得。

由于工业的迅速发展，废水中的重金属与有机污染物的排放，造成环境一定程度的破坏。传统的污水处理方法有离子交换法、化学沉积法、膜分离技术以及吸附法。吸附法相对来说操作简单、不会造成二次污染等优点，越来越受到人们的关注。

现有的石墨烯气凝胶对重金属离子的吸附和脱附能力并不高，不能满足生产环境保护的需求，故现有技术还有待于改进和发展，利用石墨烯气凝胶为基体，制备功能化的石墨烯气凝胶用于重金属离子吸脱附是发展所需。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供具有重金属离子吸脱附作用的功能化气凝胶及制备方法，旨在解决现有的石墨烯气凝胶对重金属离子的吸附和脱附能力不高的问题。

本发明的技术方案如下：

一种具有重金属离子吸脱附作用的功能化气凝胶的制备方法，其中，包括步骤：A、对氧化石墨进行超声处理，形成均匀的氧化石墨烯分散液；

B、在氧化石墨烯分散液加入具有重金属络合作用的络合化合物，并搅拌形成均匀的混合溶液；

C、将混合溶液进行加热反应，获得经络合化合物修饰的功能化水凝胶；

D、对功能化水凝胶进行溶剂置换，然后进行干燥得到具有重金属离子吸脱附能力的功能化气凝胶。

所述的具有重金属离子吸脱附能力的功能化气凝胶的制备方法，其中，所述氧化石墨的含氧量为30％-60％。

所述的具有重金属离子吸脱附能力的功能化气凝胶的制备方法，其中，所述步骤A中，超声处理的时间为5~60min。

所述的具有重金属离子吸脱附能力的功能化气凝胶的制备方法，其中，所述络合化合物为N-(三甲氧基硅丙基)乙二胺三乙酸钠盐、N-羟乙基乙二胺-N,N’,N’-三乙酸、亚氨基二琥珀酸四钠的硅烷偶联剂、乙二胺四乙酸钠、乙二胺四乙酸铁钠盐、乙二胺四乙酸二钾盐、乙二胺四乙酸中的一种或多种。

所述的具有重金属离子吸脱附能力的功能化气凝胶的制备方法，其中，所述步骤B中还加入还原剂。

所述的具有重金属离子吸脱附能力的功能化气凝胶的制备方法，其中，所述还原剂为抗坏血酸、亚硫酸氢钠或水合肼。

所述的具有重金属离子吸脱附能力的功能化气凝胶的制备方法，其中，所述步骤C中，反应温度为100~210℃，反应时间为3~24h。

所述的具有重金属离子吸脱附能力的功能化气凝胶的制备方法，其中，所述步骤A中，先将氧化石墨溶于去离子水、乙醇、或两者混合溶剂中，再进行超声处理，形成均匀的氧化石墨烯分散液。