[发明专利]一种聚乙烯醇/氨基硅烷化氧化石墨烯大孔复合球及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种聚乙烯醇/氨基硅烷化氧化石墨烯大孔复合球及其制备方法。首先采用改进的Hummers法制备氧化石墨，通过超声剥离得到氧化石墨烯，利用3‑氨丙基三乙氧基硅烷对氧化石墨烯硅烷化，将硅烷化氧化石墨烯包埋于聚乙烯醇，制备出目标产物，将其用于吸附水体重金属离子。本发明通过对氧化石墨烯进行硅烷化，降低了产物的水溶性，易于固液分离；引入的氨基提升了氧化石墨烯对污染物的吸附能力，将氨基硅烷化的氧化石墨烯包埋于聚乙烯醇中，不仅降低了氨基硅烷化氧化石墨烯的使用量，而且进一步解决了其难以固液分离的缺点；产物的大孔复合球状结构，具有良好的质量传输性，而且聚乙烯醇的引入提高了材料的机械强度，易于吸附后的分离。

主权项

1.一种用于重金属离子吸附分离的聚乙烯醇/氨基硅烷化氧化石墨烯大孔复合球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)室温下，将氧化石墨分散于去离子水中，磁力搅拌均匀，形成氧化石墨烯胶体悬浮液；将氧化石墨烯胶体悬浮液超声解离2～6h，形成均匀稳定的0.5～10.0mg/mL的氧化石墨烯分散液；(2)搅拌条件下，将3‑氨丙基三乙氧基硅烷加入去离子水中，3‑氨丙基三乙氧基硅烷和去离子水的体积比为1：10～100，逐渐升温至40～80℃，反应4～8h；然后将氧化石墨烯分散液加入反应体系，冰浴下搅拌4～24h，得到絮状沉淀物；反应结束后，用去离子水反复洗涤絮状沉淀物，离心分离，将固体置于真空干燥箱中干燥，得到氨基硅烷化氧化石墨烯固体；(3)将质量比为10：1～5：10～20的聚乙烯醇、海藻酸钠和碳酸钙依次加入盛有去离子水的反应容器中，在90～95℃下搅拌至固体分散均匀，得到混合液A；然后向混合液A中加入氨基硅烷化氧化石墨烯，在75～95℃下搅拌4～12h，得到聚乙烯醇/氨基硅烷化氧化石墨烯凝胶，其中，氨基硅烷化氧化石墨烯：聚乙烯醇的质量比为1：4～30；用注射器将氨基硅烷化氧化石墨烯/聚乙烯醇凝胶滴入氯化钙：饱和硼酸溶液＝5g：100mL的氯化钙‑饱和硼酸溶液中，瞬间形成黑色小球，继续在氯化钙‑饱和硼酸溶液中硬化12h～48h；然后将球状产物转移至去离子水中，滴加盐酸溶液，缓慢搅拌，形成具有孔状结构的复合球；用大量蒸馏水将复合球反复洗涤至中性，即得到聚乙烯醇/氨基硅烷化氧化石墨烯大孔复合球。