[发明专利]一种磁性氧化石墨烯纳米粒子的制备方法及应用

说明书

本申请公开了一种磁性双亲氧化石墨烯纳米粒子、其制备方法及其在废水处理中的应用。本申请的制备方法将氧化石墨烯跟磁性纳米粒子结合，然后将石墨烯的单面改性为亲油性。磁性纳米粒子既作为载体又作为模板。制备得到的磁性双亲氧化石墨烯纳米粒子不仅具有良好的吸附性，又具有亲水亲油性能，同时又能实现可回收分离。

技术领域

本申请涉及一种磁性氧化石墨烯纳米粒子的制备方法及其在废水处理中的应用，属于吸附材料技术领域。

背景技术

随着工业化的发展，水污染和海洋污染日趋严重，严重危害了我们的生存环境和人类健康。工业废水中含有大量的重金属离子，去除这些重金属离子的常见方法有离子交换法、化学沉淀法、膜分离法、吸附法、电化学法等，其中吸附法因为其低成本和高效率，应用更为普遍。而吸附材料的吸附机理主要取决于吸附剂上的官能团，如羧基、磷酸基、磺酸基和季铵盐基团等，主要通过离子交换吸附重金属；氧化石墨烯因为其表面含有大量的羧基、羟基、羰基和环氧基，对于重金属离子的吸附表现出良好的性能，将石墨烯改性，得到双亲氧化石墨烯，不但具有良好的重金属离子吸附性能，还有吸油性能。在工业污水处理和海洋污染处理有很好的应用和前景。但其缺点是难于分离，不利于循环利用。将双亲氧化石墨烯跟磁性纳米粒子结合，在两者协同作用下不但能提高重金属粒子的吸附性、吸油性，还能实现分离收集循环利用。

申请号201811590869.0公开了一种磁性氧化石墨烯的制备方法。通过共沉淀法将四氧化三铁磁性纳米粒子负载到氧化石墨烯表面，制备磁性氧化石墨烯复合材料。

申请号201810210671.9公开了一种乙二烯三胺改性的磁性氧化石墨烯吸附剂及其制备方法与应用。该制备方法首先在氧化石墨烯上引入由共沉淀法制备的四氧化三铁，再利用乙二烯三胺上的氨基和氧化石墨烯表面的环氧基或者羧基发生反应，使乙二烯三胺上的氨基接枝修饰氧化石墨烯，制备得到乙二烯三胺改性的磁性氧化石墨烯吸附剂。

虽然已经有一些专利报道了磁性氧化石墨烯的制备方法，但是通常只是将磁性纳米粒子负载到氧化石墨烯表面，或者对氧化石墨烯进行其他官能团的改性，只是提高了其吸附性能，没有双亲性能，无法去除污水中的油污等。

发明内容

根据本申请的一个方面，提供了一种磁性双亲氧化石墨烯纳米粒子的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

1)获得GO@Fe₃O₄；

其中，GO为氧化石墨烯，GO@Fe₃O₄的结构为氧化石墨烯包裹Fe₃O₄；

2)将含有烷基胺的溶液加入含有GO@Fe₃O₄的分散液中，反应，得到所述磁性双亲氧化石墨烯纳米粒子。

可选地，步骤1)中所述GO@Fe₃O₄的获得方法包括：将含有氧化石墨烯的分散液加入到含有Fe₃O₄的分散液中，搅拌，得到GO@Fe₃O₄。

可选地，所述含有氧化石墨烯分散液的浓度为1-4mg/ml。

可选地，所述含有氧化石墨烯分散液的浓度上限是4mg/ml、3mg/ml、 2mg/ml，下限是1mg/ml、2mg/ml、3mg/ml。

可选地，所述含有氧化石墨烯的分散液的获得方式包括：获得粒径为 500-800nm的氧化石墨烯，超声分散。

可选地，所述氧化石墨烯的粒径为500-800nm。

可选地，所述氧化石墨烯的粒径上限是800nm、700nm，下限是500nm。