具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料及其制备方法与流程

本发明属于气凝胶吸油材料的合成技术领域，具体涉及一种具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料及其制备方法。

背景技术：

水污染严重威胁了人类的健康，近年来，净化废水的方法有很多，包括沉淀、生物降解、吸附和光催化氧化降解等等。但常规的去除效果往往不太理想并且可能造成二次污染。气凝胶材料由于其三维（3D）结构具有良好的吸附性能，大部分气凝胶具有良好的导电性、热稳定性和物理强度较好等性能，可以用于油水分离、仿生材料以及电气材料等。3D网状结构的气凝胶作为支撑的纳米材料能解决现在简单的吸附材料不能解决的吸收饱和度问题。聚苯胺（PANI）作为超级电容器的理想电极材料，具有制备工艺简单、成本低廉、可逆性好、比容量高和能进行快速的掺杂与去掺杂过程等一系列优点，因此备受广泛关注。但由于在长时间的充放电循环过程中其结构易出现溶胀和收缩行为，导致其循环稳定性较差，限制了它的进一步应用，与碳基材料复合是缓解此缺陷的最佳途径之一。而作为新型碳材料的石墨烯有着良好的结构稳定性、强导电性和大比表面积，被认为是用来克服PANI结构不稳定性的最佳碳材料之一。但其除了用作超级电容器之外，还具有良好的吸附功能，用石墨烯与聚苯胺复合出来的气凝胶复合吸油材料由于其特殊的结构而具有良好的吸附功能，然而目前尚没有该方面的相关报道。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供了一种能够有效吸附废油的具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料及其制备方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：将氧化石墨烯和聚苯胺加入到水中并超声分散均匀得到溶液A，其中氧化石墨烯与聚苯胺的质量比为6:1-6，再将该溶液A置于水热反应釜中于150℃水热反应24h，取出样品后冰冻12h，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥48h得到具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料。

进一步优选，所述的氧化石墨烯与聚苯胺的质量比优选为3:2，制得的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料对废弃真空泵油吸附后气凝胶复合吸油材料的增重比为5.6×10³%。

本发明所述的具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料，其特征在于是上述方法制备得到的。

本发明具有以下有益效果：首次采用一锅法制备出了具有高效吸附活性的3D网络结构的聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料，合成工艺简单且成本低廉，制得的气凝胶复合吸油材料具有在常温下高效吸附油类物质的特性。

附图说明

图1是本发明实施例4制得的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料的XRD图谱；

图2是本发明实施例4制得的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料的FT-IR图谱。

具体实施方式

以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。

实施例1

将0.18g氧化石墨烯（GO）和0.03g聚苯胺（PANI）加入到60mL水中并超声分散均匀得到溶液A，再将该溶液A置于水热反应釜中于150℃水热反应24h，取出样品后冰冻12h，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥48h得到具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料（GOP）。经过对废弃真空泵油的吸附试验，发现该气凝胶复合吸油材料的质量增重比为1.7×10³%。

实施例2

将0.18g氧化石墨烯（GO）和0.06g聚苯胺（PANI）加入到60mL水中并超声分散均匀得到溶液A，再将该溶液A置于水热反应釜中于150℃水热反应24h，取出样品后冰冻12h，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥48h得到具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料（GOP）。经过对废弃真空泵油的吸附试验，发现该气凝胶复合吸油材料的质量增重比为2.2×10³%。

实施例3

将0.18g氧化石墨烯（GO）和0.09g聚苯胺（PANI）加入到60mL水中并超声分散均匀得到溶液A，再将该溶液A置于水热反应釜中于150℃水热反应24h，取出样品后冰冻12h，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥48h得到具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料（GOP）。经过对废弃真空泵油的吸附试验，发现该气凝胶复合吸油材料的质量增重比为3.8×10³%。

实施例4

将0.18g氧化石墨烯（GO）和0.12g聚苯胺（PANI）加入到60mL水中并超声分散均匀得到溶液A，再将该溶液A置于水热反应釜中于150℃水热反应24h，取出样品后冰冻12h，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥48h得到具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料（GOP）。经过对废弃真空泵油的吸附试验，发现该气凝胶复合吸油材料的质量增重比为5.6×10³%。

图1是本实施例制得的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料的XRD图谱，由图可知，RGO在2θ=26º有一个宽的衍射峰，是石墨烯的标准衍射峰。GOP的XRD图谱说明聚苯胺复合到还原石墨烯后对石墨烯的晶型有一定的影响，使石墨烯的衍射峰降低并出现了聚苯胺的晶型。

图2是本实施例制得的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料的FT-IR图谱，由图可知，氧化石墨烯的部分含氧官能团被还原，聚苯胺含量较少，且衍射峰与石墨烯重合，因此，GOP红外图谱与RGO红外图谱相比，无明显差异。

实施例5

将0.18g氧化石墨烯（GO）和0.15g聚苯胺（PANI）加入到60mL水中并超声分散均匀得到溶液A，再将该溶液A置于水热反应釜中于150℃水热反应24h，取出样品后冰冻12h，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥48h得到具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料（GOP）。经过对废弃真空泵油的吸附试验，发现该气凝胶复合吸油材料的质量增重比为4.8×10³%。

实施例6

将0.18g氧化石墨烯（GO）和0.18g聚苯胺（PANI）加入到60mL水中并超声分散均匀得到溶液A，再将该溶液A置于水热反应釜中于150℃水热反应24h，取出样品后冰冻12h，然后置于冷冻干燥机中冷冻干燥48h得到具有高效吸附活性的3D聚苯胺/石墨烯气凝胶复合吸油材料（GOP）。经过对废弃真空泵油的吸附试验，发现该气凝胶复合吸油材料的质量增重比为4.4×10³%。

以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。