[发明专利]一种吸附染料的铁镍/石墨烯纳米复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种多孔铁镍合金(FeNi)/还原氧化石墨烯(rGO)磁性纳米复合材料，其特征在于：该FeNi/rGO磁性纳米复合材料的组成为多孔FeNi纳米颗粒钉扎在rGO表面；其中，氧化石墨烯的质量分数为3％～13％，FeNi纳米颗粒的质量分数为87％～97％，FeNi纳米颗粒中Fe和Ni元素为任意摩尔比，FeNi纳米颗粒的平均粒径为30～40nm。采用化学还原法对二价Fe离子、二价Ni离子和氧化石墨烯共还原并形成多孔FeNi纳米颗粒均匀地钉扎并生长在rGO表面，制备出了结构均匀的FeNi/rGO磁性纳米复合结构。

2.根据权利要求1所述的一种多孔FeNi/rGO磁性纳米复合材料，其特征在于：非晶态多孔状FeNi纳米颗粒均匀地钉扎在rGO表面上形成具有优良电磁特性、大表面积和高表面活性的FeNi/rGO磁性纳米复合材料，对亚甲基蓝、甲基橙、刚果红和乙基紫等有机染料有着优良吸附性能。

3.根据权利要求1和权利要求2所述的一种多孔FeNi/rGO磁性纳米复合材料的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)称取适量的氧化石墨烯(GO)粉末溶解于去离子水中，通过超声分散得到一定浓度均匀分散的GO悬浮溶液；

(2)称取适量的含有二价Fe离子的化合物或水合物采用搅拌的方式将其完全溶解去离子水中；

(3)称取适量的含有二价Ni离子的化合物或水合物加入上述步骤(2)中制备的含有Fe离子的水溶液中并充分搅拌至其完全溶解；

(4)称取适量的表面活性剂溶解于上述步骤(3)溶液中，充分搅拌至其完全溶解；

(5)移取适量的步骤(1)中制备的GO悬浮溶液加入上述步骤(4)制备的溶液中，用机械搅拌器将混合溶液搅拌15～30分钟，同时向装有混合溶液的容器中持续通入高纯氮气以排除容器中的空气；

(6)称取适量的还原剂将其完全解于去离子水中，装于合适容量的烧杯中，并以一定滴加速度滴入上述步骤(5)的容器中，在一定的温度下恒温反应40～80分钟；

(7)将上述步骤(6)容器中最后获得的混合溶液进行离心分离，倒掉上层液体得到褐色或黑色的沉淀物，再用去离子水洗和无水乙醇洗依次清洗数次后获得多孔FeNi/rGO磁性纳米复合材料。

4.根据权利要求3所述的一种多孔FeNi/rGO磁性纳米复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述氧化石墨烯粉末为片层状单层石墨烯粉末(GO)，将其溶解于去离子水中，并通过超声分散1～3小时后得到浓度为0.2～1mg/mL的GO悬浮溶液。

5.根据权利要求3所述的一种多孔FeNi/rGO磁性纳米复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，含有二价Fe离子的化合物或水合物为市售的分析纯无水氯化亚铁、无水硫酸亚铁、FeCl₂·4H₂O或FeSO₄·7H₂O。

6.根据权利要求3所述的一种多孔FeNi/rGO磁性纳米复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(3)中，含有二价Ni离子的化合物或水合物为市售的分析纯无水氯化镍、NiCl₂·6H₂O、NiSO₄·6H₂O或NiNO₃·6H₂O。

7.根据权利要求3所述的一种多孔FeNi/rGO磁性纳米复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮。

8.根据权利要求3所述的一种多孔FeNi/rGO磁性纳米复合材料的制备方法，其特征在于：在步骤(2)、步骤(3)和步骤(5)中，Fe和Ni离子化合物或水合物比例为以Fe和Ni元素的任意摩尔比添加；按理论值计算Fe和Ni离子化合物或水合物和GO的添加量：Fe和Ni离子被还原后形成的FeNi纳米颗粒的质量分数为87％～97％，GO质量分数为3％～13％。