一種功能化石墨烯的制備方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種功能化石墨烯的制備方法，屬于吸附材料技術領域。
【背景技術】
[0002] 吸附法由于在設計和操作方法上的靈活性，及其吸附可逆性和高效性，被認為是 高效、快速、經濟的重金屬廢水處理手段，受到廣泛的研究與應用。目前，吸附劑種類很 多，常用的重金屬吸附材料主要有農業廢棄物（如樹皮、秸桿等）、活性炭和碳納米管等 碳質材料、聚苯胺材料及殼聚糖材料等。李榮華（李榮華，岳慶玲，楊亞提，張廣杰，秦 睿，張萌，張增強.巰基改性玉米秸桿吸附Hg( II )的熱力學特征研究[J]·環境科學學 報，2012, 32 (10) : 2435-2442.)、曾超（曾超，俞亭超，王曉卉，張利娟.二氧化錳改性多 壁碳納米管吸附水中Sb(III)[J]·浙江大學學報（工學版），2013, 11:010.)等均有報道。 這些吸附材料雖然對水體中的重金屬有很好的去除效力，但是由于農業廢棄物中所含的活 性官能團較少，需進一步改性；碳納米管、聚苯胺材料等價格昂貴，在一定程度上限制了在 環境修復中的應用。因此，尋求新型、清潔、高效、廉價易得的吸附材料顯得尤為重要。殼聚 糖具有無毒、易降解、來源廣泛等特點，被廣泛用于水體中重金屬離子的吸附去除；而氧化 石墨烯由于具有巨大的比表面積，豐富的含氧官能團，且合成條件溫和，制備原料簡單等， 成為近年來重金屬吸附領域的新秀。但是，目前尚未見有將氧化石墨烯附載在磁性殼聚糖 微球表面，制備出功能化石墨烯，并將其作為水體中重金屬離子的吸附劑的報道。

【發明內容】

[0003] 為了克服常見水體中重金屬離子吸附劑的不足之處，本發明提供一種結合了磁性 殼聚糖微球的氧化石墨烯，稱作功能化石墨烯，并作為水體中重金屬離子的吸附劑，它具有 制備過程簡單，制備成本較低，原料來源廣泛，制備的吸附劑具有較高的吸附性能，而且具 有可分離等優點。
[0004] 為了實現上述目的，本發明的技術方案如下：
[0005] -種功能化石墨烯的制備方法，其包括如下步驟：
[0006] 分別制備氧化石墨烯和磁性殼聚糖微球；
[0007] 將所述氧化石墨烯分散于去離子水中，得到氧化石墨烯分散液，將所述磁性殼聚 糖微球浸泡于所述氧化石墨烯分散液中，靜置得到功能化石墨烯。
[0008] 作為優選方案，所述氧化石墨烯的制備方法為：
[0009] 將氧化石墨分散于去離子水中，經超聲剝離后，進行離心分離，取上層膠體溶液， 經過去離子水透析、旋轉蒸發、冷凍干燥后，即可得氧化石墨烯。
[0010] 作為優選方案，所述氧化石墨的制備方法為：
[0011] 將天然石墨粉與濃硫酸混合，在干冰浴冷卻下攪拌6h ;
[0012] 緩緩加入ΚΜη04粉末，于0~20°C下反應30min后，升溫至33~35°C下反應 30min ；
[0013] 加入去離子水，置于93~95°C下反應35min ;
[0014] 加入去離子水和過氧化氫溶液結束反應；
[0015] 將反應后的混合溶液用微孔濾膜過濾，并用鹽酸和去離子水重復洗滌后，于60°C 條件下真空干燥，即得到氧化石墨。
[0016] 作為優選方案，所述過氧化氫溶液的質量份數為30 %。
[0017] 作為優選方案，所述微孔濾膜的孔徑小于0. 22 μ m。
[0018] 作為優選方案，所述磁性殼聚糖微球的制備方法為：
[0019] 將Fe304粉末用乙醇洗滌后，分散于液體石蠟和司班80的混合溶液中；
[0020] 加入5wt %的殼聚糖醋酸溶液，混合超聲處理后，加入戊二醛水溶液，攪拌4h ;
[0021] 置于磁場中沉淀后，收集沉淀，得到磁性殼聚糖微球。基于殼聚糖表面含有胺基帶 正電，氧化石墨烯表面多負電，且表面含有羧基，所以二者可以通過靜電作用相互結合，一 周后，離心去除多余的氧化石墨烯，沉淀物即是所制得的功能化石墨烯。
[0022] 作為優選方案，所述戊二醛的濃度為25wt%。
[0023] 本發明的有益效果主要體現在：采用無毒、廉價易得、來源廣泛的殼聚糖以及石墨 粉為原料，實驗室自制氧化石墨烯和磁性殼聚糖微球，并通過靜電作用將二者結合，制備出 功能化石墨烯材料，并利用該材料用于水體中重金屬離子的吸附吸附性能研究。該材料的 制備過程簡單，原料來源廣泛，既充分利用了氧化石墨烯對污染水體的修復性能，又結合了 磁性殼聚糖微球的可分離性。
【附圖說明】
[0024] 圖1為本發明的制備流程圖；
[0025] 圖2為本發明中制備的功能化石墨烯的SEM圖；
[0026] 圖3為實施例1中的鎘離子標準曲線；
[0027] 圖4為實施例1中的吸附時間對鎘離子去除率的影響曲線；
[0028] 圖5為實施例1中的吸附劑用量對鎘離子去除率的影響曲線；
[0029] 圖6為實施例1中的pH變化對鎘離子去除率的影響曲線；
[0030] 圖7為實施例1中的溫度變化對鎘離子去除率的影響曲線；
[0031] 圖8為實施例1中的功能化石墨稀對鎘離子吸附的Freundlich等溫線；
[0032] 圖9為實施例2中的銅離子標準曲線；
[0033] 圖10為實施例2中的吸附時間對銅離子去除率的影響曲線；
[0034] 圖11為實施例2中的吸附劑用量對銅離子去除率的影響曲線；
[0035] 圖12為實施例2中的pH變化對銅離子去除率的影響曲線；
[0036] 圖13為實施例2中的溫度變化對銅離子去除率的影響曲線；
[0037] 圖14為實施例2中功能化石墨稀對銅離子吸附的Langmuir等溫吸附曲線。
【具體實施方式】
[0038] 下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術 人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術 人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發明 的保護范圍。
[0039] 本發明的功能化石墨烯的制備流程如圖1所示。
[0040] 實施例1
[0041] -、氧化石墨烯的制備：將lg天然石墨粉（8000目）與30mL濃硫酸加入到單口圓 底燒瓶中，在干冰浴冷卻下磁力緩慢攪拌6h，接著在劇烈的攪拌下緩緩加入3g ΚΜη