纳米复合材料的制备方法及其应用
【技术领域】
[OO01 ]本发明涉及一种核壳结构石墨稀/Mm 04纳米吸附剂的制备方法及其对水中Sb (V)离子的吸附去除。
【背景技术】
[0002]石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域，比如超轻防弹衣，超薄超轻型飞机材料等。根据其优异的导电性，使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，碳元素更高的电子迀移率可以使未来的计算机获得更高的速度。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂，在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面，由于其高传导性、高比表面积，可适用于作为电极材料助剂。
[0003]石墨烯的研究是现在科学界的探究焦点之一，并且现在新颖的碳纳米吸附材料备受科学家的关注，因为它的结构所带来的性质是其他材料所不能的，它的结构中有许多的褶皱孔道以及褶皱孔穴，它的比表面积也非常大。另外，氧化石墨烯是它的氧化衍生物，它不但拥有上面那些性质，它的吸附性能还超好，因为它的结构上还有许多的配位能力强的酸性氧基官能团，因此，它运用于为放射性核素的吸附剂会有很好的效果，在放射性废物处理这方面也存在着比较
大应用价值。
[0004]锑污染是锑及其化合物对环境的污染。锑和含锑金属冶炼或煤矿开采，以及其他工艺应用锑或化合物时，都能产生含锑元素或其化合物的废气、废水和废渣污染环境。矿物燃烧或冶炼过程中，锑以蒸气或粉尘的形式进入大气。水中锑来自于含锑岩石的溶解，含锑工业废水的排放，以及含锑的降雨等。水渗入土壤也使其污染。使锑富集于水中达到5 X 10I时开始对藻类产生毒害，达到12 X 10_—6时对鱼类产生毒性。人体内平均含锑5.8毫克，大部分来自餐具、陶瓷釉等。从事锑矿开采和冶炼的工人易发生锑中毒。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种核壳结构的石墨稀/Μη3θ4纳米复合材料的制备方法及其对水中Sb(V)离子的吸附去除应用，该材料是由石墨烯和Mn3O4组成的复合异质结材料。该材料对水中Sb(V)离子有较好的吸附效果。
[0006]本发明采用如下技术方案:一种核壳结构的石墨稀/Μη3θ4纳米复合材料的制备方法，其特征在于方法步骤如下:
(1)称取2?4克四水合醋酸锰于25毫升烧杯中，加入8?15毫升去离子水中溶解至澄清得到溶液A;
(2)取20?30毫升密度为4.6克/升的氧化石墨烯倒入100毫升烧杯中，并将其超声半个小时，得到溶液B; (3)将步骤(I)和(2)中得到的溶液A和B混合倒入三口烧瓶内，将它放到450C的水浴锅进行水浴加热，回流，并逐滴加入40?60毫升乙醇;待乙醇滴完约10分钟后，再滴加10?20毫升氨水;待氨水滴加完约10分钟后，将水浴锅升温到80?100°C，并反应2?4小时得到溶液C;
(4)将溶液C冷却到室温并移至100毫升的水热反应罐中，然后将其放到160?190°C的马弗炉中反应10?16小时；
(5)将水热反应得到的样品进行多次过滤、洗涤，真空干燥，得到目标催化剂。
[0007]本发明在合成过程中，以氧化石墨烯为基底，将Mn2+离子以静电作用吸附在氧化石墨烯的表面，然后通过醇解回流得到氧化石墨烯/Mn3O4,最后通过水热处理将氧化石墨烯还原为石墨稀，最终得到石墨稀/Mn3〇4。
[0008]本发明是由石墨烯和Mn3O4组成的复合异质结材料，对水中Sb(V)离子有较好的吸附效果。
[0009]本发明的优点是:1、本发明的吸附剂是首次采用醇解回流、水热成功制备出了核壳结构的石墨烯/Mn3O4纳米复合材料;2、本发明的催化剂对水中Sb(V)离子具有较好的吸附去除效果。3、本发明提供的制备方法简单易行、生产成本低廉、纯度高，制备的石墨烯/Mn3O4纳米复合材料比表面积高、吸附性能好。
【附图说明】
[0010]图1为本发明中Mn3O4与石墨烯/Mn3O4的XRD图。
[0011 ]图2为本发明中Μη3θ4与石墨稀/Μη3θ4的拉曼尔对比图。
[0012]图3为本发明中Mn3O4的SEM图和石墨烯/Mn3O4的TEM图。
[0013]图4为本发明中石墨烯/Mn3O4对水中Sb(V)离子的吸附性能的温度控制曲线图。
[0014]图5为本发明中石墨烯/Mn3O4对水中Sb(V)离子的吸附性能的动力学曲线图。
[0015]图6为本发明中石墨烯/Mn3O4对水中Sb(V)离子的吸附性能随pH值变化曲线图。
【具体实施方式】
[0016]以下结合【附图说明】对本发明的实施例作进一步详细描述，但本实施例并不用于限制本发明，凡是采用本发明的相似结构及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。
[0017]1、本发明的纳米复合材料的合成:
(1)称取3克四水合醋酸锰于25毫升烧杯中，加入10毫升去离子水中溶解至澄清得到溶液A;
(2)取23毫升密度为4.6克/升的氧化石墨烯倒入100毫升烧杯中，并将其超声半个小时，得到溶液B;
(3)将上述得到的溶液A和B混合倒入三口烧瓶内，将它放到45°C的水浴锅进行水浴加热，回流，并逐滴加入50毫升乙醇。待乙醇滴完约10分钟后，再滴加15毫升氨水;待氨水滴加完约10分钟后，将水浴锅升温到80°C，并反应3小时得到溶液C;
(4)将溶液C7令却到室温并移至100毫升的水热反应罐中，然后将其放到180°C的马弗炉中反应12小时；
(5)将水热反应得到的样品进行多次过滤、洗涤，真空干燥，得到目标催化剂。
[0018]2、不同浓度Sb5+水溶液的配置:分别用分析天平称取一定质量的焦锑酸钾，用250毫升容量瓶配置成一定溶度梯度的Sb5+水溶液，浓度依次为 10、20、40、50、60、80、100、200、500、400、500、600、800、1000 毫克每升。
[0019]3、吸附性能研究，其步骤如下:
(I)标准曲线溶液的配置:用50毫升容量瓶配制一定浓度梯度的Sb5+水溶液，浓度依次为10、20、40、60、80毫克/升。分别用原子吸收分光光度计测出各个样的浓度，做出标准曲线。
[0020](2)石墨烯/Mn3O4的热力学吸附量的测定:A、B、C组分别用10个50毫升离心管，用量筒量取一定浓度梯度的3135+水溶液10毫升，标记为1~10号，