[发明专利]去除水溶液中盐酸四环素的磁性氧化石墨烯复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种去除水溶液中盐酸四环素的磁性氧化石墨烯复合材料，其特征在于，组成为：由质量比2:1-1:2的氧化石墨烯和Fe₃O₄纳米粒子共混组成。

2.一种去除水溶液中盐酸四环素的磁性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：

(1)将石墨粉先经过预氧化，再经过氧化得到氧化石墨烯，干燥备用；

(2)将步骤(1)得到的氧化石墨烯用超声剥离为棕黄色氧化石墨烯胶体溶液；

(3)采用混合共沉淀法制备Fe₃O₄纳米粒子，具体是按照1:1-1:20的质量比例称取FeCl₂·4H₂O和FeCl₃·6H₂O于容器中，加水搅拌溶解，同时缓慢加入氢氧化钠溶液直至溶液变为黑色，用10000r/min高速离心进行分离，去除上清液得黑色粘稠产品，于40℃烘箱中干燥备用；

(4)通过共混的方法，分别取质量比2:1-1:2的氧化石墨烯和Fe₃O₄纳米粒子，在超声条件下把氧化石墨烯和Fe₃O₄纳米粒子分别超声溶解2h，然后用步骤(2)得到的氧化石墨烯胶体溶液和步骤(3)得到的Fe₃O₄纳米粒子的溶液制备出磁性氧化石墨烯复合材料。

3.如权利要求2所述的去除水溶液中盐酸四环素的磁性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：

步骤1，以改进Hummers法为基础制备氧化石墨烯：

1)预氧化过程：

(1)取一个250mL的三颈烧瓶，依次加入15mL的98％的浓H₂SO₄、2.5g的K₂S₂O₈、2.5g的P₂O₅，加热90℃，搅拌使之完全溶解；

(2)再加入4g的石墨粉，搅拌反应4h；

(3)将反应液沿器壁缓慢转移到盛有500mL去离子水的烧杯中，静置后缓慢倒出上清液，沉淀，50℃烘干备用得预氧化产品；

2)再氧化过程：

(1)取一个250mL的三颈烧瓶，加入36mL的98％的浓硫酸，冰水浴下依次加入5g的高锰酸钾和1g烘干的预氧化产品，然后35℃反应8h；

(2)将反应物沿器壁缓慢倒入盛有500mL去离子水的烧杯中，搅拌并逐滴加入质量分数为30％的H₂O₂，至反应物呈现亮黄色，继续搅拌0.5h；

(3)静置倒出上清液，用10％的盐酸溶液洗涤从而去除残留的离子，再用去离子水洗涤多次直至溶液至pH为7，放于50℃的烘箱中，烘干即得到氧化石墨烯；

步骤2，采用混合共沉淀法制备Fe₃O₄纳米粒子：

(1)按照m(FeCl₂·4H₂O):m(FeCl₃·6H₂O)＝0.5836:1的比例称取1gFeCl₂·4H₂O，0.5836g FeCl₃·6H₂O依次置于大烧杯中，加水250mL溶解；

(2)在搅拌的同时缓慢加入0.5moL/L氢氧化钠溶液直至溶液变为黑色，然后再补加1-2滴前述的0.5moL/L氢氧化钠溶液，继续搅拌30min；

(3)反应体系静置分层，上层是无色液体，下层是黑色溶液，倾倒去除上层液体，将下层黑色溶液用去离子水和无水乙醇分别洗涤3次；

(4)将得到的黑色粘稠产品，在40℃真空干燥箱中干燥，取出待用；

步骤3，通过共混的方法用步骤1制备的氧化石墨烯和步骤2制备的Fe₃O₄纳米粒子制备出下列三种磁性氧化石墨烯中的至少一种：

(1)按照m(Fe₃O₄):m(GO)＝2:5的质量比分别称取0.2g Fe₃O₄和0.5g氧化石墨烯GO，将Fe₃O₄和氧化石墨烯GO分别置于不同烧杯中，Fe₃O₄中加入100mL去离子水，氧化石墨烯GO中加入500mL去离子水，分别超声40KHz溶解4h；待Fe₃O₄和GO全部溶解后，将两种溶液混合，然后搅拌30min，再超声40KHz时间2h；用高速离心机以10000r/min的速度离心10min，将磁性氧化石墨烯从溶液中分离出来，30℃干燥即可得第一种磁性氧化石墨烯即2:5磁性氧化石墨烯。

(2)按照m(Fe₃O₄):m(GO)＝5:5的质量比分别称取0.5g Fe₃O₄和0.5g氧化石墨烯GO，将Fe₃O₄和氧化石墨烯GO分别置于不同烧杯中，Fe₃O₄中加入100mL去离子水，氧化石墨烯GO中加入500mL去离子水，分别超声40KHz溶解4h；待Fe₃O₄和GO全部溶解后，将两种溶液混合，然后搅拌30min，再超声40KHz时间2h；用高速离心机以10000r/min的速度离心10min，将磁性氧化石墨烯从溶液中分离出来，30℃干燥即可得第二种磁性氧化石墨烯即5:5磁性氧化石墨烯。

(3)按照m(Fe₃O₄):m(GO)＝8:5的质量比分别称取0.8g Fe₃O₄和0.5g氧化石墨烯GO，将Fe₃O₄和氧化石墨烯GO分别置于不同烧杯中，Fe₃O₄中加入100mL去离子水，氧化石墨烯GO中加入500mL去离子水，分别超声40KHz溶解4h；待Fe₃O₄和GO全部溶解后，将两种溶液混合，然后搅拌30min，再超声40KHz时间2h；用高速离心机以10000r/min的速度离心10min，将磁性氧化石墨烯从溶液中分离出来，30℃干燥即可得第三种磁性氧化石墨烯简称8:5磁性氧化石墨烯。