[发明专利]一种石墨烯-金属复合材料及其制备方法

说明书

本发明属于材料合成技术领域，尤其涉及一种石墨烯‑金属复合材料及其制备方法。所述方法包括：1）将高分子模板材料溶于溶剂中配制为模板液，随后干燥成膜得到载体膜；2）对载体膜进行预处理后置于含目标金属元素的液体中，进行金属负载，随后干燥得到前驱体膜；3）对前驱体膜进行激光处理，即得到石墨烯‑金属复合材料。本发明主要提供了一种壳聚糖及其衍生物以及工业废水利用的全新的思路，能够实现壳聚糖及其衍生物的一次有效利用，即通过其固有的净化吸附属性实现废水净化，并且对净化后的弃置材料进行有二次利用，转变为高价值产品，对于提高物质循环中产生的经济效益以及促进环保行业发展均有明显的有益效果，具备明显的推广价值。

技术领域

本发明属于材料合成技术领域，尤其涉及一种石墨烯-金属复合材料及其制备方法。

背景技术

工业废水中通常含有重金属离子，如铜、锌、银、铬、锰、铁、钴、镍等。根据行业的不同，废液中将以其中一种或几种金属为主，例如，铜矿废水中的铜离子浓度可能高达约2000mg/L。从废液中高效去除这些重金属在废水处理中起着至关重要的作用。吸附法是最常用和最成熟的技术之一，而多糖等天然材料因其成本低、来源广泛且避免引入二次污染而受到越来越多的关注。在这些天然材料中，壳聚糖作为甲壳素的脱乙酰形式，来源于大量废弃的海洋资源，如虾、蟹壳或真菌，已显示出有效吸收重金属的能力。到目前为止，虽然通过壳聚糖提取重金属的方法已经得到了极大的探索，但很少有人关注进一步处理使用过的重金属-壳聚糖复合材料，以实现其增值潜力。与此同时，全球大约产生了600～800万吨甲壳素废物，与纤维素和木质素等其他生物质资源不同，甲壳素是一种富含氮的聚合物(～7wt%），这是合成掺氮碳材料的合适前驱体。然而，甲壳素废物在化工和材料工业中的潜在用途却被忽视了。

如CN102430391B一种金属离子印迹壳聚糖交联膜吸附剂的制备方法的授权发明专利，其公开了利用壳聚糖溶液对金属盐中的金属离子进行吸附，进行制备具有金属离子印迹的交联膜，其使得壳聚糖膜能够用于重金属工业废水的吸附并防止金属离子的堵塞，提高了壳聚糖膜的利用效果。但是实际上，这一应用方向仍具有局限性，其仅仅是对壳聚糖进行了功能强化，而无法使其产生新的功能和用途。

发明内容

为解决现有的壳聚糖及其衍生物实际的工业用途较为有限，潜在用途被忽视，现有的利用方向仅是对其固有属性的简单利用、无法拓展其实际的应用领域等问题，本发明提供了一种石墨烯-金属复合材料，以及具体的制备方法。

本发明的目的在于：

一、能够拓宽壳聚糖及其衍生物的应用领域，拓展其潜在用途；

二、结合激光编程技术有效地实现石墨烯-金属复合材料的制备；

三、能够在解决壳聚糖及其衍生物的利用问题同时解决环境污染问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种石墨烯-金属复合材料的制备方法，

所述方法包括：

1）将高分子模板材料溶于溶剂中配制为模板液，随后干燥成膜得到载体膜；

2）对载体膜进行预处理后置于含目标金属元素的液体中，进行金属负载，随后干燥得到前驱体膜；

3）对前驱体膜进行激光处理，即得到石墨烯-金属复合材料。

在本发明技术方案中，首先形成能够对金属元素进行吸附的载体膜，对目标金属元素进行吸附负载，随后进行可编程的激光处理。通过可编程的激光处理，能够有效地将高分子模板材料的碳骨架转变为石墨烯碳骨架，同时在碳骨架上生成金属纳米材料，形成石墨烯-金属复合材料。所形成的石墨烯碳骨架在促进催化性能的同时，还能够起到支撑和分散金属纳米粒子从而提升催化稳定性的作用。

作为优选，

步骤1）所述高分子模板材料为壳聚糖和/或其衍生物。