[发明专利]氮掺杂铁基石墨烯凝胶、其制备方法及应用

说明书

一种氮掺杂铁基石墨烯凝胶、其制备方法及应用，该氮掺杂铁基石墨烯凝胶的制备方法，包括将氧化石墨烯、铁盐和尿素混合于溶剂中，得到混合溶液；将得到的所述混合溶液反应后即得到所述氮掺杂铁基石墨烯凝胶。本发明工艺简单、易于推广，避免了使用有毒交联剂即可一步获得纳米复合凝胶材料；本发明制得的氮掺杂铁基石墨烯凝胶对污染物具有优异的芬顿催化降解性能并易于分离回收，在环境污染治理中具有很大应用潜力。

技术领域

本发明属于环境功能凝胶研究技术领域，具体涉及一种氮掺杂铁基石墨烯凝胶、其制备方法及应用。

背景技术

铁氧化物是应用最为广泛的芬顿催化剂，具有成本低廉和对污染物去除快速高效的优势。然而目前铁基芬顿催化剂还存在许多局限，例如铁循环难、铁离子易泄露、双氧水利用率低、材料难以固液分离和回收等。因此，为铁基芬顿催化剂寻找合适的载体十分重要，而载体性质如结晶度、形貌和表面积对产物的理化性质有很大影响。近年来，三维纳米材料因既具有优异的吸附和催化性能又具有高比表面积和易分离的性能而成为研究热点，具有优异的机械、电学及热性能的三维石墨烯是典型代表。强化石墨烯与铁基组分之间的相互作用并强化电子传输过程是提升芬顿催化性能和材料稳定性的关键，将材料制备为易于固液分离的凝胶也有利于推进纳米材料的实际应用。

发明内容

有鉴于此，本发明的主要目的之一在于提出一种氮掺杂铁基石墨烯凝胶、其制备方法及应用，以期至少部分地解决上述技术问题中的至少之一。

为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供了一种多孔金属有机框架凝胶的制备方法，包括如下步骤：

将氧化石墨烯、铁盐和尿素混合于溶剂中，得到混合溶液；

将得到的所述混合溶液反应后即得到所述氮掺杂铁基石墨烯凝胶。

作为本发明的另一个方面，还提供了一种如上所述的制备方法得到的所述氮掺杂铁基石墨烯凝胶。

作为本发明的又一个方面，还提供了一种如上所述氮掺杂铁基石墨烯凝胶在环境污染治理中的应用。

基于上述技术方案可知，本发明的氮掺杂铁基石墨烯凝胶、其制备方法及应用相对于现有技术至少具有以下优势之一：

1)本发明工艺简单、易于推广，避免了使用有毒交联剂即可一步获得纳米复合凝胶材料；

2)本发明制得的氮掺杂铁基石墨烯凝胶对污染物具有优异的芬顿催化降解性能并易于分离回收，在环境污染治理中具有很大应用潜力。

附图说明

图1为本发明实施例1中氮掺杂铁基石墨烯凝胶光学照片图；

图2为本发明实施例1中氮掺杂铁基石墨烯凝胶透射电镜图；

图3为本发明实施例1中氮掺杂铁基石墨烯凝胶对抗生素及其总有机碳去除率图；

图4为本发明实施例1中氮掺杂铁基石墨烯凝胶对地表水源水处理前的三维荧光谱图；

图5为本发明实施例1中氮掺杂铁基石墨烯凝胶对地表水源水处理后的三维荧光谱图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明作进一步的详细说明。

本发明在一步法制备氮掺杂铁基石墨烯凝胶的过程中，一方面利用铁离子交联和尿素还原使得石墨烯自组装形成凝胶并掺氮，另一方面以石墨烯作为载体使得铁离子水解生长成为铁氧化物纳米颗粒，一步反应即可实现石墨烯自组装、铁氧化物生长和材料掺氮，通过强化了石墨烯与铁基组分相互作用和氮掺杂提升了电子传输速率，材料的强化键合有效抑制了铁离子的泄露而提升了材料的稳定性，石墨烯与铁氧化物相互支撑阻碍了纳米材料的团聚。材料具有凝胶结构易于固液分离和回收，有利于实际应用。