[发明专利]氧化石墨烯与纤维素复合气凝胶及其制备方法和用途

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯与纤维素复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：(1)将氧化石墨烯分散于水中，配置成氧化石墨烯分散液；将还原剂和纤维素加入到氧化石墨烯分散液中，混合，超声分散，制得超声分散液；(2)向步骤(1)中制备得到的超声分散液中加入发泡剂溶液，搅拌发泡，制得发泡混合液；(3)将步骤(2)制备得到的发泡混合液，进行还原反应，将反应产物冷却至室温，经过洗涤、冷冻融化、干燥，制备得到氧化石墨烯与纤维素复合气凝胶。该方法制备得到的氧化石墨烯与纤维复合气凝胶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氧化石墨烯与纤维素复合气凝胶及其在污水中有机染料污染物处理中的应用。

技术领域

本发明涉及一种气凝胶及其制备方法和用途，特别是氧化石墨烯与纤维素复合气凝胶及其制备方法和用途。

背景技术

石墨烯气凝胶具有均匀密集的空隙分布、比表面积大，使得其具有较强的吸附能力。石墨烯的六元环结构与极性有机物发生π-π作用而形成稳定的复合物，增强了其对极性有机物的吸附能力。石墨烯表面的负电性，进一步增强了其对阳离子有机物的静电引力和吸附能力。但是，石墨烯气凝胶具有较高的疏水性，限制了其在水污染处理中的应用。目前，主要通过将石墨烯与其他材料形成复合有机材料，改善石墨烯气凝胶的亲水性。

CN105417526B公开了一种用于染料吸附的三维石墨烯气凝胶材料的制备方法，将6-甲基异胞嘧啶与1,6-己二异氰酸酯，在氩气保护下反应，得到2-脲-4-[H]-嘧啶酮。将2-脲-4-[H]-嘧啶酮与石墨烯在无水N，N-二甲基甲酰胺中分散均匀，加入二月桂酸二丁基锡，在氩气保护下得到2-脲-4-[H]-嘧啶酮修饰的石墨烯。将2-脲-4-[H]-嘧啶酮修饰的石墨烯分散于N，N-二甲基甲酰胺中，加入蒸馏水，用水置换出N，N-二甲基甲酰胺，冻干，制得2-脲-4-[H]-嘧啶酮连接的三维结构石墨烯材料。该方法制备过程中使用到毒性较高的原料，不环保，且制备得到的三维结构石墨烯，形貌均匀度不高，吸附能力不强。

CN103937010A公开了一种高性能石墨烯/纤维素复合水凝胶的制备方法，将氧化石墨烯溶解于离子液体中，超声分散制备得到氧化石墨烯离子液体溶液。将还原剂加入到氧化石墨烯离子液体中，得到还原氧化石墨烯离子液体混合液。再将还原氧化石墨烯离子液体混合液与纤维素离子液体混合，将混合液进行脱泡，凝固浴再生，洗涤，得到石墨烯/纤维素复合水凝胶。该方法无法制备得到形貌均匀度高，比表面积高的复合水凝胶，制得的复合水凝胶吸附能力不强。

CN106187269A公开了一种双亲性石墨烯气凝胶的制备方法，将纤维素纳米晶分散液滴加到氧化石墨烯分散液中，向混合分散液中加入还原剂，加热反应，得到预还原的氧化石墨烯/纤维素纳米晶气凝胶，将预还原氧化石墨烯/纤维素纳米晶气凝胶冷冻、融化，进行二次还原，将还原氧化石墨烯/纤维素纳米晶气凝胶洗涤、溶剂浸泡、干燥，制备得到石墨烯/纤维素纳米晶气凝胶。该方法制备得到的气凝胶比表面积不高，对污染物的吸附能力较低。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种氧化石墨烯与纤维素复合气凝胶及其制备方法，其制备得到的气凝胶吸附能力高。

本发明的第二个目的在于提供上述方法获得的氧化石墨烯与纤维素复合气凝胶，其吸附能力高。

本发明的第三个目的在于提供由上述方法获得的氧化石墨烯与纤维素复合气凝胶的用途，其对污水处理具有很好的效果。

第一方面，本发明提供一种氧化石墨烯与纤维素复合气凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将氧化石墨烯分散于水中，配置成氧化石墨烯分散液；将还原剂和纤维素加入到氧化石墨烯分散液中，混合，超声分散，制得超声分散液；

(2)向步骤(1)中制备得到的超声分散液中加入发泡剂溶液，搅拌发泡，制得发泡混合液；