[发明专利]石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.分解水体中的有毒有机物的石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料，其特征在于，所述石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料按照以下方法制成：将石墨烯和丙烯腈单体在引发剂的作用下制备得到了石墨烯-聚丙烯腈纳米复合材料，然后采用偶联法在石墨烯-聚丙烯腈纳米复合材料上通过交联剂负载了光催化纳米粒子，再经过静电纺丝法纺丝后，制备得到了具有光催化性能的石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料；

所述光催化纳米粒子为TiO₂、SnO₂、ZrO₂、CrSe、WO₃、Fe₂O₃中的一种。

2.根据权利要求1所述的石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料，其特征在于，所述引发剂为水溶型引发剂或溶剂型引发剂，水溶型引发剂为过硫酸铵或抗坏血酸，溶剂型引发剂为偶氮二异丁腈。

3.根据权利要求1所述的石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料，其特征在于，所述交联剂为甲基三甲氧基硅烷的水溶液或硅溶胶，交联剂为甲基三甲氧基硅烷的水溶液，则甲基三甲氧基硅烷与水的质量之比为1-2：5。

4.根据权利要求1所述的石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）石墨烯-聚丙烯腈纳米复合材料的制备：将石墨烯和丙烯腈单体共同加入至溶剂中，再加入引发剂，并在氮气气氛中，于50-70℃下进行反应，然后冷却至室温，经过滤、洗涤及干燥，得到石墨烯-聚丙烯腈纳米复合材料；

其中，石墨烯与丙烯腈单体的质量比为1:100-1000，引发剂和丙烯腈单体的物质的量之比为3-5：1000；

（2）石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料的制备：在N,N'-二甲基甲酰胺中加入交联剂，于105-115℃下搅拌回流1-3h后，加入光催化纳米粒子和步骤（1）制备得到的石墨烯-聚丙烯腈纳米复合材料，继续回流3-6h，然后通过静电纺丝法进行纺丝，再经水洗和烘干，制备得到石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料；

其中，光催化纳米粒子占光催化纳米粒子和石墨烯-聚丙烯腈纳米复合材料总量的8-12wt%，交联剂占光催化纳米粒子和石墨烯-聚丙烯腈纳米复合材料总量的5-10wt%。

5.根据权利要求4所述的石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中的引发剂为水溶型引发剂，溶剂为水，在50-70℃下反应2-4h；所述步骤（1）中的引发剂为溶剂型引发剂，溶剂为N,N'-二甲基甲酰胺或二甲基亚砜，在50-70℃下反应24-48h。

6.根据权利要求4所述的石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）的静电纺丝法的纺丝条件为：纺丝电压15-20KV，注射速度0.6-1.2mm/h，然后将纳米纤维在热牵伸温度为95-100℃下牵伸。

7.根据权利要求1所述的石墨烯-聚丙烯腈基纳米复合材料在污水净化及处理中的应用，其特征在于，所述应用是分解水体中的有毒有机物。