[发明专利]纳米杂化材料的制备及其用途

说明书

本发明提供纳米杂化材料的制备及其用途，属于水处理技术领域，上述纳米杂化材料的制备包括以下步骤：利用3‑O‑甲基没食子酸修饰GO得rGO；通过化学共沉淀法将MnFe₂O₄复合材料包覆在rGO片层上，制得rGO基复合材料；将rGO基复合材料和纤维原料混合后静电纺丝，即得纳米杂化材料。该纳米杂化材料可用于污水处理中。本发明纳米杂化材料的制备方法在还原GO同时实现没食子酸对石墨烯的改性，使纳米粒子在rGO表面均匀分散包覆在rGO片层上的抗氧化活性和稳定性佳，制得的纳米杂化材料能有效吸附污水中的重金属离子，具有较强的抗污染性能，能够避免在有机污染和生物污染。

技术领域

本发明属于水处理技术领域，具体涉及纳米杂化材料的制备及其用途。

背景技术

近年来，随之工业化及城市化的发展，重金属离子污染对环境和人体键康产生巨大的威胁，因此，重金属离子污染引起了人们广泛的关注。一些重金属离子，比如铅离子、砷离子、铬离子、汞离子等，在天然饮用水域中超出了世界卫生组织允许的标准。而在这些重金属离子中，铅离子作为一种常见的地下水污染物，由于其能够模仿其他生物金属离子(如钙、铁、锌)的毒性，严重的威胁着人类健康。因此，找到能够有效的从污水中除去重金属离子的方法成为当今治理环境问题的一大重要任务。传统的重金属离子去除技术包括化学沉淀法、电－膜分离、离子交换、萃取及吸附。与其他重金属离子去除方法相比，吸附法由于其操作方便、效率高且经济，尤其是低浓度去除效果显著，所以被认为是最具有实际应用价值的方法。

吸附法最主要的是寻找合适的吸附剂，到目前为止，制备出了多种多样的吸附剂，比如碳材料、沸石、活化的硫酸盐、金属氧化物及改性的聚合物材料等。在这些吸附剂中，尤其是纳米金属氧化物备受青睐。因为它们制备过程简单，成本效益的高，与其他物质有很强的亲和力。而且与大尺寸材料相比，纳米吸附剂更适合重金属离子的去除。原因是具有髙的比表面积，孔隙大小可控分布，促进传质和较多的表面活性位点等优点虽然不同类型的纳米金属氧化物吸附剂，包括纳米氧化铁，氧化锰，氧化钛，氧化铈己经制备成功并应用与重金属离子去，但是仍存在许多缺点限制了其在生活中广泛应用。一方面，纳米粒子易于团聚，减少了有效面积，降低了对重金属的吸附性能。另一方面，纳米颗粒的后续分离问题是面临的另一个挑战。因此，制备出可抑制团聚并且后处理简单的纳米级吸附剂成为研究的热点。

授权公告号为CN 103752263 B的发明公开了一种纳米凹凸棒石吸附剂的制备方法，搅拌条件下将凹凸棒石黏土按固液比1:25-300分散溶剂中，在高压反应釜中120～200℃反应48～120h，离心分离，洗涤后干燥，得到具有高吸附容量的纳米凹凸棒石吸附剂，可应用于饲料霉菌毒素、重金属离子和阳离子染料的吸附。授权公告号为CN 103623770 B的发明公开了一种利用磁性纳米氯磷灰石吸附剂去除废水中重金属的方法，方法操作简单、重金属去除率高、成本低廉且清洁无污染，对环境无毒害作用。授权公告号为CN 105948157B的发明公开非晶态金属氧化物吸附剂作为有毒Cr⁶⁺离子吸附剂用于吸附水中的有毒Cr⁶⁺离子。授权公告号为CN 103920449 B的发明公开的吸附剂具有由厚度2～3纳米的薄片自组装而成的、且大小700纳米的纳米薄膜分级层状结构，用于去除酸性介质中重金属离子效果好，应用前景广阔。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种在还原GO同时实现没食子酸对石墨烯的改性，使纳米粒子在rGO表面均匀分散包覆在rGO片层上的抗氧化活性和稳定性佳的纳米杂化材料的制备，制得的纳米杂化材料能有效吸附污水中的重金属离子，具有较强的抗污染性能，能够避免在有机污染和生物污染。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

纳米杂化材料的制备，包括以下步骤：

利用3-O-甲基没食子酸修饰GO得rGO；

通过化学共沉淀法将MnFe₂O₄复合材料包覆在rGO片层上，制得rGO基复合材料；