一种功能化石墨烯的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种功能化石墨烯的制备方法，属于吸附材料技术领域。
【背景技术】
[0002] 吸附法由于在设计和操作方法上的灵活性，及其吸附可逆性和高效性，被认为是 高效、快速、经济的重金属废水处理手段，受到广泛的研究与应用。目前，吸附剂种类很 多，常用的重金属吸附材料主要有农业废弃物（如树皮、秸杆等）、活性炭和碳纳米管等 碳质材料、聚苯胺材料及壳聚糖材料等。李荣华（李荣华，岳庆玲，杨亚提，张广杰，秦 睿，张萌，张增强.巯基改性玉米秸杆吸附Hg( II )的热力学特征研究[J]·环境科学学 报，2012, 32 (10) : 2435-2442.)、曾超（曾超，俞亭超，王晓卉，张利娟.二氧化锰改性多 壁碳纳米管吸附水中Sb(III)[J]·浙江大学学报（工学版），2013, 11:010.)等均有报道。 这些吸附材料虽然对水体中的重金属有很好的去除效力，但是由于农业废弃物中所含的活 性官能团较少，需进一步改性；碳纳米管、聚苯胺材料等价格昂贵，在一定程度上限制了在 环境修复中的应用。因此，寻求新型、清洁、高效、廉价易得的吸附材料显得尤为重要。壳聚 糖具有无毒、易降解、来源广泛等特点，被广泛用于水体中重金属离子的吸附去除；而氧化 石墨烯由于具有巨大的比表面积，丰富的含氧官能团，且合成条件温和，制备原料简单等， 成为近年来重金属吸附领域的新秀。但是，目前尚未见有将氧化石墨烯附载在磁性壳聚糖 微球表面，制备出功能化石墨烯，并将其作为水体中重金属离子的吸附剂的报道。
【发明内容】
[0003] 为了克服常见水体中重金属离子吸附剂的不足之处，本发明提供一种结合了磁性 壳聚糖微球的氧化石墨烯，称作功能化石墨烯，并作为水体中重金属离子的吸附剂，它具有 制备过程简单，制备成本较低，原料来源广泛，制备的吸附剂具有较高的吸附性能，而且具 有可分离等优点。
[0004] 为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0005] -种功能化石墨烯的制备方法，其包括如下步骤：
[0006] 分别制备氧化石墨烯和磁性壳聚糖微球；
[0007] 将所述氧化石墨烯分散于去离子水中，得到氧化石墨烯分散液，将所述磁性壳聚 糖微球浸泡于所述氧化石墨烯分散液中，静置得到功能化石墨烯。
[0008] 作为优选方案，所述氧化石墨烯的制备方法为：
[0009] 将氧化石墨分散于去离子水中，经超声剥离后，进行离心分离，取上层胶体溶液， 经过去离子水透析、旋转蒸发、冷冻干燥后，即可得氧化石墨烯。
[0010] 作为优选方案，所述氧化石墨的制备方法为：
[0011] 将天然石墨粉与浓硫酸混合，在干冰浴冷却下搅拌6h ;
[0012] 缓缓加入ΚΜη04粉末，于0~20°C下反应30min后，升温至33~35°C下反应 30min ；
[0013] 加入去离子水，置于93~95°C下反应35min ;
[0014] 加入去离子水和过氧化氢溶液结束反应；
[0015] 将反应后的混合溶液用微孔滤膜过滤，并用盐酸和去离子水重复洗涤后，于60°C 条件下真空干燥，即得到氧化石墨。
[0016] 作为优选方案，所述过氧化氢溶液的质量份数为30 %。
[0017] 作为优选方案，所述微孔滤膜的孔径小于0. 22 μ m。
[0018] 作为优选方案，所述磁性壳聚糖微球的制备方法为：
[0019] 将Fe304粉末用乙醇洗涤后，分散于液体石蜡和司班80的混合溶液中；
[0020] 加入5wt %的壳聚糖醋酸溶液，混合超声处理后，加入戊二醛水溶液，搅拌4h ;
[0021] 置于磁场中沉淀后，收集沉淀，得到磁性壳聚糖微球。基于壳聚糖表面含有胺基带 正电，氧化石墨烯表面多负电，且表面含有羧基，所以二者可以通过静电作用相互结合，一 周后，离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] 作为优选方案，所述戊二醛的浓度为25wt%。
[0023] 本发明的有益效果主要体现在：采用无毒、廉价易得、来源广泛的壳聚糖以及石墨 粉为原料，实验室自制氧化石墨烯和磁性壳聚糖微球，并通过静电作用将二者结合，制备出 功能化石墨烯材料，并利用该材料用于水体中重金属离子的吸附吸附性能研究。该材料的 制备过程简单，原料来源广泛，既充分利用了氧化石墨烯对污染水体的修复性能，又结合了 磁性壳聚糖微球的可分离性。
【附图说明】
[0024] 图1为本发明的制备流程图；
[0025] 图2为本发明中制备的功能化石墨烯的SEM图；
[0026] 图3为实施例1中的镉离子标准曲线；
[0027] 图4为实施例1中的吸附时间对镉离子去除率的影响曲线；
[0028] 图5为实施例1中的吸附剂用量对镉离子去除率的影响曲线；
[0029] 图6为实施例1中的pH变化对镉离子去除率的影响曲线；
[0030] 图7为实施例1中的温度变化对镉离子去除率的影响曲线；
[0031] 图8为实施例1中的功能化石墨稀对镉离子吸附的Freundlich等温线；
[0032] 图9为实施例2中的铜离子标准曲线；
[0033] 图10为实施例2中的吸附时间对铜离子去除率的影响曲线；
[0034] 图11为实施例2中的吸附剂用量对铜离子去除率的影响曲线；
[0035] 图12为实施例2中的pH变化对铜离子去除率的影响曲线；
[0036] 图13为实施例2中的温度变化对铜离子去除率的影响曲线；
[0037] 图14为实施例2中功能化石墨稀对铜离子吸附的Langmuir等温吸附曲线。
【具体实施方式】
[0038] 下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术 人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术 人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明 的保护范围。
[0039] 本发明的功能化石墨烯的制备流程如图1所示。
[0040] 实施例1
[0041] -、氧化石墨烯的制备：将lg天然石墨粉（8000目）与30mL浓硫酸加入到单口圆 底烧瓶中，在干冰浴冷却下磁力缓慢搅拌6h，接着在剧烈的搅拌下缓缓加入3g ΚΜη