专利名称：一种石墨烯转刷及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种石墨烯转刷及其制备方法，属于水处理技术领域。
背景技术：
石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状蜂巢结构的新材料，是已知材料中最薄也是最坚硬的纳米材料。石墨烯具有良好的物理和化学性质，近年来引起国际上的广泛关注。目前，石墨烯的应用主要集中在电学性能方面，如小分子的电化学检测、生物传感器的制备、DNA检测以及电容器、电池材料等。此外，石墨烯在噪声控制、海水淡化、抗菌物质、隧穿势垒材料以及热界面材料等领域也都具有很大发展前景。石墨烯与水体中的污染物之间可以产生非常强的络合反应，从而对污染物有很强的吸附能力，其巨大的比表面积也使其具有良好的吸附性能，是水处理过程中拥有巨大应用潜力的吸附材料。同时，石墨烯作为载体在催化降解等水处理工艺中也有一定应用。但是传统的石墨烯吸附材料一般为粉末状固体，作为纳米材料在水处理过程中难以实现固液分离，容易对水体造成二次污染，因此限制了其在水处理领域中的应用。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种石墨烯转刷及其制备方法本发明的技术方案如下一种石墨烯转刷，包括刷杆和石墨烯固体刷毛，所述的刷杆为棒状或长柄状，所述的石墨烯固体刷毛设置在刷杆的前端，石墨烯固体刷毛占整个刷杆的1/3 2/3。所述的刷杆材料为石墨或者钛金属。本发明还提供一种石墨烯转刷的制备方法，包括以下步骤(I)将氧化石墨烯配成浓度为2 10mg/mL的氧化石墨烯水溶液，然后与抗坏血酸混合并搅拌均匀，制得混合溶液，所述氧化石墨烯水溶液与抗坏血酸的质量比为1:6 1:8 ；(2)取长度20 50cm的棒状或长柄状刷杆，将刷杆的前端垂直浸入步骤(I)制得的混合溶液中，固定刷杆于混合溶液中，所述刷杆浸入溶液中的长度为刷杆长度的1/3 2/3 ；(3)将步骤(2)中固定有刷杆的溶液于70 90°C加热10 30min，取出刷杆，用去离子水清洗3 5次，制得石墨烯转刷。根据本发明，优选的，步骤(I)中，浓度为4mg/mL的氧化石墨烯水溶液与抗坏血酸按质量比为1:6的配比混合。根据本发明，优选的，步骤(I)中，所述氧化石墨烯水溶液的制备方法如下将氧化石墨烯粉加入到去离子水中，常温下超声振荡30min,配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液。根据本发明，优选的，步骤(I)中，固定有刷杆的溶液于90°C水浴环境中加热30mino本制备方法的反应原理为利用石墨烯的疏水性以及石墨烯共轭结构J1-JI键的堆叠作用，使石墨烯在刷杆周围聚集形成固体状石墨烯刷毛。本发明的石墨烯转刷适用于水处理工艺中污染物的吸附降解以及用作催化剂的载体等领域。本发明的原料抗坏血酸、氧化石墨烯均为市售产品。本发明的优点如下1、本发明将石墨烯制备成石墨烯转刷，避免了石墨烯在水中的扩散而对水体造成二次污染，增强了石墨烯上的吸附效果，同时提高了石墨烯的回收率。2、本发明所述的石墨烯转刷，石墨烯固体刷毛是由石墨烯在刷杆周围聚集形成的，在应用于水处理过程中的操作简单便捷，使用效率高，石墨烯固体刷毛与分散的石墨烯相比增强了吸附能力，同时便于与水体分离。3、本发明的石墨烯转刷清洗方便，便于再次利用。4、本发明制备石墨烯转刷的原料易得，制备工艺简单，生产成本低廉。
图1为本发明石墨烯转刷的结构示意图，其中，1、刷杆；2、石墨烯固体刷毛。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步说明，但不限于此。实施例中使用的原料抗坏血酸为市购产品，青岛天新食品添加剂有限公司有售；氧化石墨烯为市购产品，常州科技元素股份有限公司有售。实施例1一种石墨烯转刷，结构如图1所示，包括刷杆I和石墨烯固体刷毛2，所述的刷杆I为棒状，石墨烯固体刷毛2设置在刷杆I的前端，石墨烯固体刷毛2占整个刷杆的1/3。刷杆I的材料为石墨。实施例2如实施例1所述石墨烯转刷，不同之处在于，所述的刷杆I为长柄状，石墨烯固体刷毛2占整个刷杆的2/3。刷杆I的材料为钛金属。实施例3一种如实施例1所述石墨烯转刷的制备方法，包括以下步骤1、称取400mg的O3tl氧化石墨烯溶加入IOOmL去离子水中，常温下超声振荡30min，配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液，分取氧化石墨烯水溶液于IOOmL烧杯中。2、取抗坏血酸，加入氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯水溶液与抗坏血酸质量比为1:6,混合并搅拌均勻,制得混合溶液。3、取长30cm半径为O. 5cm的石墨棒冲洗后,将石墨棒的前端垂直浸入制得的混合溶液中，并加盖固定石墨棒。
4、将烧杯置于90°C水浴环境中加热30min，溶液中间刷杆周围形成固体石墨烯刷毛后将整个石墨烯转刷取出，用去离子水清洗5次后制得石墨烯转刷。实验结果显示,石墨棒前端形成了约1. 5cm厚度的石墨烯固体刷毛,氧化石墨烯水溶液完全澄清。实施例4一种如实施例1所述石墨烯转刷的制备方法，包括以下步骤1、称取400mg的O3tl氧化石墨烯溶加入IOOmL去离子水中，常温下超声振荡30min，配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液，分取氧化石墨烯水溶液于IOOmL烧杯中。2、取抗坏血酸，加入氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯水溶液与抗坏血酸质量比为1:6,混合并搅拌均勻,制得混合溶液。3、取长30cm半径为O. 5cm的石墨棒冲洗后,将石墨棒的前端垂直浸入制得的混合溶液中，并加盖固定石墨棒。4、将烧杯置于70°C水浴环境中加热15min，溶液中间刷杆周围形成固体石墨烯刷毛后，取出石墨棒，用去离子水清洗5次后得到成品。实验结果显示,石墨棒前端形成了约Icm厚度的石墨烯固体刷毛,氧化石墨烯水溶液澄清。实施例5一种如实施例1所述石墨烯转刷的制备方法，包括以下步骤1、称取400mg的O3tl氧化石墨烯溶加入IOOmL去离子水中，常温下超声振荡30min，配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液，分取氧化石墨烯水溶液于IOOmL烧杯中。2、取抗坏血酸，加入氧化石墨烯水溶液中，氧化石墨烯水溶液与抗坏血酸质量比为1:8，混合并搅拌均匀，制得混合溶液。3、取长50cm半径为O. 5cm的石墨棒冲洗后,将石墨棒的前端垂直浸入制得的混合溶液中，并加盖固定石墨棒。4、将烧杯置于90°C水浴环境中加热30min，溶液中间刷杆周围形成固体石墨烯刷毛后将整个石墨烯转刷取出，用去离子水清洗3次后制得石墨烯转刷。实验结果显示,石墨棒前端形成了约2. 3cm厚度的刷毛,氧化石墨烯水溶液完全澄清。
权利要求
1.一种石墨烯转刷，包括刷杆和石墨烯固体刷毛，所述的刷杆为棒状或长柄状，所述的石墨烯固体刷毛设置在刷杆的前端，石墨烯固体刷毛占整个刷杆的1/3 2/3。
2.根据权利要求1所述的石墨烯转刷，其特征在于，所述的刷杆材料为石墨或者钛金属。
3.—种权利要求1所述石墨烯转刷的制备方法，包括以下步骤 (1)将氧化石墨烯配成浓度为2 lOmg/mL的氧化石墨烯水溶液，然后与抗坏血酸混合并搅拌均匀，制得混合溶液，所述氧化石墨烯水溶液与抗坏血酸的质量比为1:6 1:8 ; (2)取长度20 50cm的棒状或长柄状刷杆，将刷杆的前端垂直浸入步骤(I)制得的混合溶液中，固定刷杆于混合溶液中，所述刷杆浸入溶液中的长度为刷杆长度的1/3 2/3 ； (3)将步骤(2)中固定有刷杆的溶液于70 90°C加热10 30min，取出刷杆，用去离子水清洗3 5次，制得石墨烯转刷。
4.根据权利要求3所述的石墨烯转刷的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，浓度为4mg/mL的氧化石墨烯水溶液与抗坏血酸按质量比为1:6的配比混合。
5.根据权利要求3所述的石墨烯转刷的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，所述氧化石墨烯水溶液的制备方法如下将氧化石墨烯粉末加入到去离子水中，常温下超声振荡30min,配制成4mg/mL的氧化石墨烯水溶液。
6.根据权利要求3所述的石墨烯转刷的制备方法，其特征在于，步骤(I)中，固定有刷杆的溶液于90°C水浴环境中加热30min。
全文摘要
本发明涉及一种石墨烯转刷及其制备方法，将氧化石墨烯配成浓度为2～10mg/mL的氧化石墨烯水溶液，然后与抗坏血酸混合并搅拌均匀，制得混合溶液，取长度20～50cm的棒状或长柄状刷杆，将刷杆的前端垂直浸入混合溶液中，固定刷杆于混合溶液中，将固定有刷杆的溶液于70～90℃加热10～30min，取出刷杆，用去离子水清洗3～5次，制得石墨烯转刷。本发明将石墨烯制备成石墨烯转刷，避免了石墨烯在水中的扩散而对水体造成二次污染，增强了石墨烯上的吸附效果，同时提高了石墨烯的回收率。原料易得，制备工艺简单，生产成本低廉。
文档编号B01J20/30GK103055814SQ20131001762
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月17日 优先权日2013年1月17日
发明者孙雪菲, 何林, 王曙光 申请人:山东大学