[发明专利]含氨基改性石墨烯的复合海绵及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种含氨基改性石墨烯的复合海绵的制备方法，包括如下步骤：(1)将氧化石墨烯水溶液与碱性试剂混合，超声分散，再与含羟基的多元胺反应，得到氨基改性石墨烯；(2)将海绵进行超声清洗，洗涤和干燥，得到清洁海绵；(3)将氨基改性石墨烯配置成浸泡溶液，将清洁海绵浸入该浸泡溶液中，制备得到含氨基改性石墨烯的复合海绵。该方法制备得到的含氨基改性石墨烯的复合海绵具有较高的吸附能力。本发明还公开了上述方法制备得到的含氨基改性石墨烯的复合海绵及其在污水中有机染料污染物处理中的应用。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯海绵复合物及其制备方法和用途，特别是含氨基改性石墨烯的复合海绵及其制备方法和用途。

背景技术

染料废水中含有大量的含苯环的芳香基团有机污染物，这些污染物使水体变色，透光性下降，部分污染物还具有一定的毒性，会导致人体基因突变或致癌。传统的污水处理方法对染料废水的处理效果比较差，无法有效去除染料废水中的有机污染物。

石墨烯气凝胶具有高空隙率、高回弹性、优异的热学和化学稳定性，同时石墨烯的六元环结构与有机污染物发生π-π作用而形成稳定的复合物，对有机溶剂具有很高的吸附性。石墨烯气凝胶的疏水性限制了其与污水中有机污染物的接触，降低了石墨烯气凝胶对污水中有机物的吸附能力。目前主要通过石墨烯与其他材料形成复合材料，从而提高石墨烯的亲水性。

CN103525113A公开了一种氨基化海绵/石墨烯三维复合结构材料的制备方法：用氨水作为催化剂，以氧化石墨烯为前驱体，在一定的温度下，催化乙二胺和氧化石墨烯反应，氧化石墨烯被乙二胺还原，同时氨基被嫁接到氧化石墨烯的表面。在反应中加入海绵，海绵孔隙作为反应空间，氧化石墨烯负载在海绵上，自身形成三维网状结构，合成氨基化的三维海绵/石墨烯三维复合材料。由该方法制备得到的氨基化海绵/石墨烯复合材料的亲水性仍然不好，对于污水中的有机染料污染物的吸附效果不好。

CN105754144A公开了一种超疏水还原氧化石墨烯/海绵复合材料的制备方法：(1)将海绵浸泡在无水乙醇中，超声清洗，取出后用水冲洗干净、烘干、备用；(2)将氧化石墨烯溶于水中，超声，均匀分散，得到氧化石墨烯溶液，加入乙二胺，将所得混合液转移至微波-超声波反应器中，使溶液沸腾回流；将处理后的海绵放入反应器的混合液中继续反应；反应结束后，取出海绵，用水冲洗、干燥，得到超疏水还原氧化石墨烯/海绵复合材料。该方法中将氧化石墨烯还原，使得制备得到的氧化石墨烯/海绵复合材料的疏水性更强，其在污水中对有机染料污染物的吸附效果不好。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供了一种含氨基改性石墨烯的复合海绵的制备方法，该方法可以有效地将石墨烯氨基改性，使制备得到的含氨基改性石墨烯的复合海绵对污水中有机染料污染物具有很好的吸附效果。

本发明的第二个目的在于提供由上述方法制备得到的含氨基改性石墨烯的复合海绵，其具有良好的亲水性，对污水中有机染料污染物具有很好的吸附效果。

本发明的第三个目的在于提供上述方法制备得到的含氨基改性石墨烯的复合海绵在污水中有机染料污染物处理中的应用。

第一方面，本发明提供一种含氨基改性石墨烯的复合海绵的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氧化石墨烯水溶液与碱性试剂混合，超声分散，得到氧化石墨烯分散液；将氧化石墨烯分散液与含羟基的多元胺反应，得到氨基改性石墨烯；

(2)将海绵进行超声清洗，洗涤和干燥，制备得到清洁海绵；

(3)将氨基改性石墨烯配置成浸泡溶液，将清洁海绵浸入该浸泡溶液中，挤压浸泡，使氨基改性石墨烯充分吸附在海绵上，得到含氨基改性石墨烯的复合海绵；

其中，步骤(1)和步骤(2)的顺序可以相互调换。

根据本发明的方法，优选地，氧化石墨烯与含羟基的多元胺的质量比为1:0.2～1。