[发明专利]一种石墨烯微纳米复合材料组合物、制造方法和应用

说明书

本发明涉及一种石墨烯微纳米复合材料组合物、制造方法和应用。该种复合材料组合物质由Cn、Fe₂O₃、TiO₂、MgO、NaO、K₂O、MnO、CaO、Al₂O₃、SiO₂物质组成。本发明所揭示的此种石墨烯微纳米复合材料具有生产工艺简单、净化速率快，吸附容量大、不易饱和、可再生性，使用寿命长等优点，在空气净化、水净化、以及土壤修复方面，有具有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯微纳米复合材料组合物、制造方法和应用。

背景技术

石墨烯来源于石墨，石墨烯是由碳原子组成的，只有一层原子厚度的二维晶体，导电导热性能佳，具有很好的应用前景，石墨烯分为石墨烯粉体和石墨烯薄膜两大类，常见的石墨粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC 外延生长法，石墨烯薄膜生产方法为化学气相沉积法，然而机械剥离法的缺点是剥离过程中会发生氧化反应，形成不能导电的氧化石墨烯﹙GO﹚，大大降低了其使用价值，石墨烯的吸附能力远远大于氧化石墨烯，化学气相沉积法生产的石墨烯得不到高品质的石墨烯。

常见的水净化处理有物理吸附、沉淀、离子交换、膜分离、电解、化学药剂等，物理吸附作为传统成熟的技术广泛应用于工业废水和生活污水的净化处理中，目前，物理吸附普遍采用活性炭、离子交换树脂等，近年来，随着技术的发展，新材料大量出现，出现了纳米碳管、石墨烯，在净化市场也逐步开始应用，尤其石墨烯，理论比表面积有2600m²/g，但实际上石墨烯在制作过程中会发生氧化反应，形成氧化石墨烯(GO)，而GO表面含有羟基、羰基、羧基等基团，这些含氧基团具有良好的亲水性，这些含氧基团可以和金属离子发生作用，进而可以分离富集水相中的金属离子，但随着羟基基团减少，GO吸附性能大幅度下降，容易饱和，失去吸附能力，为了提高吸附能力，需要改性，改变表面基团结构，以提升石墨烯的吸附性能。

另外，单纯石墨烯材料，在吸附一些TVOC、重金属过程中，很容易发生饱和现象，短时间内就失去净化效果，影响了其在某些场所的应用，使得其应用方面受到限制。

而在空气、水净化方面，目前所使用的一些具有环保功能的添加剂产品，大都采用单一品种的二氧化钛或单一的电气石微粉，这些产品对于净化效果并不是很令人满意。上述单一材料缺点是这类产品功能相对单一，而且功效时间较短，不利于实际使用。而针对这个问题，业界就将具有不同功效的几种矿物质混合并制成粉状物质，然后采用粘合剂将此种粉状物质粘附着在纺织品上面或高温烧结在陶瓷珠表面做成产品使用。而此类产品的主要缺点在于，随着使用时间的增长，附着在纺织品或陶瓷表面的有效组合物质之间容易发生排斥，引起复合材料脱落，进而导致净化功效的降低。

因此，确有必要开发出一种新型的石墨烯微纳米复合材料，满足长效净化，高效、同时不易吸附饱和等方面的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯微纳米复合材料组合物、制造方法和应用，所要解决的是现有的应用于空气净化、水质净化、土壤修复技术领域的石墨烯组合物在空气和水体净化、土壤修复，以及吸附TVOC、镉、砷、汞、铅、铬、铜、镍、锌等重金属离子的能力上不够理想、容易发生吸附饱和，不能够长时间发挥功效的技术问题。

本发明的技术方案如下：

一种石墨烯微纳米复合材料组合物，其特征在于:各物质的重量百分比为： Cn 1～5％、Fe₂O₃ 0.4～1％、TiO₂ 10～15％、MgO 0.8～1.8％、NaO 0.3～0.6％、 K₂O 0.2～0.5％、MnO 0.5～1％、CaO 0.5～1％、Al₂O₃ 30～40％、SiO₂余量。