本发明涉及磁性复合材料和环保
技术领域：
，尤其涉及一种氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料及其制备方法与应用。
背景技术：
：石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体材料，它具有超大比表面积，在有毒气体分子吸附领域有广阔的应用前景。众所周知，甲醛是危害人类健康的有毒物质之一。室内装修所使用的各种板材和油漆会释放甲醛等有毒气体分子，对人体和动物造成不同程度的危害。气体吸附作用主要分为物理吸附和化学吸附两种。石墨烯吸附气体分子主要是物理吸附的过程，它对甲醛等气体分子具有很强的吸附作用，但是却存在吸附饱和后，甲醛脱吸的二次污染现象。而化学吸附作用是通过化学键的牢固连接来吸附气体分子，可在一定程度上避免脱吸现象的出现。因此，将物理吸附和化学吸附相结合成为充分发挥石墨烯优异吸附性能的可行途径。目前，cn102989420a公开了一种磺基化氧化石墨烯磁性吸附剂及其制备方法与用途中，采用先对石墨烯进行氧化，然后再复合磁性物质，最后通过重氮化步骤在材料表面接枝磺酸基团，能够有效地吸附重金属和有机气体分子。作为吸附材料应用于环保
技术领域：
，上述专利中氧化石墨烯所用的浓硫酸、盐酸、硝酸钠等原料本身会对环境有一定的污染，而且接枝磺酸基团时，所采用工艺相对复杂，不利于生产化应用。cn105289516a公开了一种表面氨基化纳米四氧化三铁吸附剂及其制备方法，该制备方法包括先制备磁性纳米四氧化三铁，再以正硅酸乙酯为硅源，采用溶胶-凝胶法在纳米四氧化三铁表面包覆sio2壳层，然后以3-氨丙基三乙氧基硅烷为修饰剂，制备表面氨基化纳米四氧化三铁吸附剂，该方法只是制备氨基化的磁性四氧化三铁吸附剂，通过化学吸附作用，运用于重金属吸附领域，而且氨基化步骤中采用的溶胶-凝胶法是先在四氧化三铁表面包覆sio2壳层，再氨基化，工艺相对复杂。技术实现要素：针对上述现有技术的存在的问题，本发明的首要目的在于提出了一种氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料的制备方法。本发明的制备方法无需石墨烯氧化这一步骤，工艺简单，成本低廉，原料绿色，过程环保。本发明的另一目的在于提出了上述制备方法获得的氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料。本发明制备的氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料，具备石墨烯本体优异的物理吸附性能，同时由于fe3o4表面连接着一定数量的氨基基团，可以化学吸附甲醛等有毒气体分子，吸附效率高。本发明的再一目的在于提供上述氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料的应用。本发明的氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料可在气体分子吸附方面应用。本发明的目的通过下述技术方案实现：一种氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料的制备方法，包括以下步骤：（1）取1-2重量份的石墨烯加入到表面活性剂的去离子水中，超声处理，制得石墨烯分散液；（2）往上述石墨烯分散液中加入6-10重量份的六水合氯化铁和3-5重量份的四水合氯化亚铁，加热升温至65-75℃后，加入6-10重量份的氢氧化钠,反应0.5-1.5h；（3）反应结束，降至室温，用磁铁吸附除去上清液，固体用去离子水洗涤，固体真空干燥，即得石墨烯/fe3o4磁性复合材料；（4）取2-3重量份步骤（3）获得的石墨烯/fe3o4磁性复合材料，加入乙醇和去离子水的混合溶液中，在机械搅拌分散条件下缓慢滴入3-4重量份的3-氨丙基三乙氧基硅烷，完毕，室温反应2-8h，用磁铁吸附除去上清液，分离得到固体，真空干燥，即得氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料。作为优选的实施方式，步骤（1）中所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烷基硫酸钠中的一种或多种。作为优选的实施方式，步骤（1）中所述含表面活性剂的去离子水中表面活性剂的浓度为1.0mmol/l；所述去离子水为1250重量份。作为优选的实施方式，步骤（1）中所述超声处理的条件为：超声功率为250w，超声处理时间为10-20min。作为优选的实施方式，步骤（3）中所述去离子水洗涤的洗涤次数为4-8次。作为优选的实施方式，步骤（3）中所述固体真空干燥的温度为40-60℃。作为优选的实施方式，步骤（4）中所述乙醇和去离子水的混合溶液，为150-240重量份乙醇和200-300重量份去离子水的混合溶液。作为优选的实施方式，步骤（4）中所述真空干燥的温度为40-60℃。一种氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料由上述制备方法获得。上述制备方法获得的氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料可在气体分子吸附方面应用，所述气体分子优选为甲醛等有毒气体分子。本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：本发明中通过表面活性剂的加入，能够提高石墨烯在水中的分散性，为磁性fe3o4在石墨烯上的负载及氨基化提供了反应位点，实现了石墨烯表面的氨基化改性。本发明的制备方法工艺简单，成本低廉，原料绿色，过程环保；本发明获得的氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料兼具物理吸附和化学吸附能力，可高效吸附甲醛等有毒气体分子，是一种环境友好型的磁性复合材料。具体实施方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。实施例1：（1）取0.4g石墨烯加入到含一定量表面活性剂的去离子水中，超声处理，制得石墨烯分散液，超声处理条件：超声功率为250w，超声处理时间为20min；（2）往上述石墨烯分散液中加入六水合氯化铁、四水合氯化亚铁的水溶液各5ml，加热升温至75℃后，加入5ml氢氧化钠水溶液,反应1.2h；（3）反应结束，降至室温，用磁铁吸附除去上清液，固体用去离子水洗涤6次，固体60℃真空干燥，即得石墨烯/fe3o4磁性复合材料；（4）取0.5g上述石墨烯/fe3o4磁性复合材料，加入50ml乙醇和50ml去离子水的混合溶液中，在机械搅拌分散条件下缓慢滴入0.7ml3-氨丙基三乙氧基硅烷，完毕，室温反应4h，用磁铁吸附除去上清液，分离得到固体，60℃真空干燥，即得氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料。所制备的氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料用于甲醛气体的吸附测试中，在2h的检测时间内，甲醛去除率为92%（见表1）。上述步骤（1）中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，浓度为1.0mmol/l,去离子水体积为250ml。上述步骤（2）中的六水合氯化铁浓度为1.2mol/l，四水合氯化亚铁浓度为0.8mol/l，氢氧化钠浓度为8.0mol/l。实施例2：（1）取0.2g石墨烯加入到含一定量表面活性剂的去离子水中，超声处理，制得石墨烯分散液，超声处理条件：超声功率为250w，超声处理时间为15min；（2）往上述石墨烯分散液中加入六水合氯化铁、四水合氯化亚铁的水溶液各5ml，加热升温至70℃后，加入5ml氢氧化钠水溶液,反应1h；（3）反应结束，降至室温，用磁铁吸附除去上清液，固体用去离子水洗涤6次，固体60℃真空干燥，即得石墨烯/fe3o4磁性复合材料；（4）取0.5g上述石墨烯/fe3o4磁性复合材料，加入50ml乙醇和50ml去离子水的混合溶液中，在机械搅拌分散条件下缓慢滴入0.7ml3-氨丙基三乙氧基硅烷，完毕，室温反应4h，用磁铁吸附除去上清液，分离得到固体，60℃真空干燥，即得氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料。所制备的氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料用于甲醛气体的吸附测试中，在2h的检测时间内，甲醛去除率为75%（见表1）。与实施例1相比较，由于石墨烯含量降低，所得产物的吸附性能有较大幅度下降。上述步骤（1）中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，浓度为0.8mmol/l,去离子水体积为250ml。上述步骤（2）中的六水合氯化铁浓度为1.2mol/l，四水合氯化亚铁浓度为0.8mol/l，氢氧化钠浓度为8.0mol/l。实施例3：（1）取0.4g石墨烯加入到溶有一定量表面活性剂的去离子水中，超声处理，制得石墨烯分散液，超声处理条件：超声功率为250w，超声处理时间为20min；（2）往石墨烯分散液中加入六水合氯化铁、四水合氯化亚铁的水溶液各5ml，加热升温至75℃后，加入5ml氢氧化钠水溶液,反应1.2h；（3）反应结束，降至室温，用磁铁吸附除去上清液，固体用去离子水洗涤6次，固体60℃真空干燥，即得石墨烯/fe3o4磁性复合材料；（4）取0.5g上述石墨烯/fe3o4磁性复合材料，加入50ml乙醇和50ml去离子水的混合溶液中，在机械搅拌分散条件下缓慢滴入0.5ml3-氨丙基三乙氧基硅烷，完毕，室温反应4h，用磁铁吸附除去上清液，分离得到固体，60℃真空干燥，即得氨基化的石墨烯/fe3o4磁性复合材料。所制备的氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料用于甲醛气体的吸附测试中，在2h的检测时间内，甲醛去除率为87%（见表1）。与实施例1相比较，由于氨基化的磁性fe3o4含量降低，所得产物的吸附性能随之下降。上述步骤（1）中的表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，浓度为1.0mmol/l,去离子水体积为250ml。上述步骤（2）中的六水合氯化铁浓度为0.6mol/l，四水合氯化亚铁浓度为0.4mol/l，氢氧化钠浓度为4.0mol/l。表1氨基化石墨烯/fe3o4磁性复合材料吸附甲醛气体性能测试结果甲醛初始浓度/ppm甲醛终浓度/ppm甲醛去除率/%实施例13002492实施例23007575实施例33003987以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12