申请日2017.10.13
公开(公告)日2018.01.16
IPC分类号C02F1/00; C01B32/198; C01B32/324; C01B32/342; C01B32/348; C07F7/21
摘要
本发明公开了一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯20重量份、自制活性炭11重量份、聚丙烯酰胺3‑5重量份、八苯基POSS 5‑7重量份、硅藻泥20‑24重量份、硫酸铝1‑3重量份、二甲基乙酰胺4‑8重量份、硅酸钠1‑5重量份、聚合硫酸铝1‑3重量份、聚合氯化铝2‑4重量份、聚合三氯化铁3‑5重量份、聚乙烯亚胺35‑45重量份、二氯二茂钛6‑8重量份。本发明提供一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，化学性能稳定，能够有效提高净化工业污水的能力，工业污水处理效果好等。
权利要求书
1.一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯20重量份、自制活性炭11重量份、聚丙烯酰胺3-5重量份、八苯基POSS 5-7重量份、硅藻泥20-24重量份、硫酸铝1-3重量份、二甲基乙酰胺4-8重量份、硅酸钠1-5重量份、聚合硫酸铝1-3重量份、聚合氯化铝2-4重量份、聚合三氯化铁3-5重量份、聚乙烯亚胺35-45重量份、二氯二茂钛6-8重量份;
氧化石墨烯的制备：a、按照步骤(1)中各原料重量份称取石墨粉保持水浴温度为15-25℃的冰浴条件下加入浓硫酸作为溶剂，搅拌混合30-40min后依次缓慢加入硝酸钠、高锰酸钾、聚合硫酸铝以及铝酸钴，搅拌20-30min;升温至45-55℃，搅拌反应2-3h，然后升温至95℃加入去离子水和八苯基POSS，搅拌30-40min，停止反应，加入5%双氧水，趁热离心、分别用适量5%稀盐酸和蒸馏水洗涤，制得氧化石墨烯初品;
b、将上述步骤a制得的氧化石墨烯初品与聚甘油脂肪酸酯、二甲基乙酰胺、四甲基氢氧化铵搅拌混合，进行吸附，制得氧化石墨烯。
2.根据权利要求1所述的一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，其特征在于，所述八苯基POSS的制备为：a、将500mL有机溶剂甲苯和500mL去离子水的混合溶液加入反应器中，调节温度至-5℃，再加入30g苯基三甲氧基硅烷搅拌均匀后进行水解反应65-75min后静置，静置后用分液漏斗将反应器下层的水层分离掉，再对其有机相进行洗涤和干燥，得前驱水解产物;
b、将前驱水解产物加入原反应容器中，再向其中加入12g四乙基氢氧化铵，于100-120℃下回流反应24-26h 后，即有大量白色沉淀物析出;然后对沉淀物进行过滤、洗涤、烘干得产物八苯基POSS。
3.根据权利要求1所述的一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，其特征在于，所述自制活性炭的制备为：将秸秆干燥后，粉碎过筛至100目，混合均匀;在微波裂解反应炉内初步炭化，制得预处理料，其中微波功率2000W，炭化时间为12min;将预处理料在25%盐酸溶液中浸泡24h，然后再在28%氢氧化钠溶液中浸泡15h，用去离子水反复洗涤直至中性，干燥后制得半成品;将半成品置入450℃的马弗炉中保温处理2.2h，降至室温即得自制活性炭。
4.根据权利要求1所述的一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯20重量份、自制活性炭11重量份、聚丙烯酰胺3重量份、八苯基POSS 5重量份、硅藻泥20重量份、硫酸铝1重量份、二甲基乙酰胺4重量份、硅酸钠1重量份、聚合硫酸铝1重量份、聚合氯化铝2重量份、聚合三氯化铁3重量份、聚乙烯亚胺35重量份、二氯二茂钛6重量份。
5.根据权利要求1所述的一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯20重量份、自制活性炭11重量份、聚丙烯酰胺4重量份、八苯基POSS 6重量份、硅藻泥22重量份、硫酸铝2重量份、二甲基乙酰胺6重量份、硅酸钠3重量份、聚合硫酸铝2重量份、聚合氯化铝3重量份、聚合三氯化铁4重量份、聚乙烯亚胺40重量份、二氯二茂钛7重量份。
6.根据权利要求1所述的一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，其特征在于，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯20重量份、自制活性炭11重量份、聚丙烯酰胺5重量份、八苯基POSS 7重量份、硅藻泥24重量份、硫酸铝3重量份、二甲基乙酰胺8重量份、硅酸钠5重量份、聚合硫酸铝3重量份、聚合氯化铝4重量份、聚合三氯化铁5重量份、聚乙烯亚胺45重量份、二氯二茂钛8重量份。
说明书
一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料
技术领域
本发明涉及碳材料技术领域，特别涉及一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料。
背景技术
石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。
作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为"黑金"，是"新材料之王"，科学家甚至预言石墨烯将"彻底改变21世纪"。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
本发明提供了一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供了一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯20重量份、自制活性炭11重量份、聚丙烯酰胺3-5重量份、八苯基POSS 5-7重量份、硅藻泥20-24重量份、硫酸铝1-3重量份、二甲基乙酰胺4-8重量份、硅酸钠1-5重量份、聚合硫酸铝1-3重量份、聚合氯化铝2-4重量份、聚合三氯化铁3-5重量份、聚乙烯亚胺35-45重量份、二氯二茂钛6-8重量份;
氧化石墨烯的制备：a、按照步骤(1)中各原料重量份称取石墨粉保持水浴温度为15-25℃的冰浴条件下加入浓硫酸作为溶剂，搅拌混合30-40min后依次缓慢加入硝酸钠、高锰酸钾、聚合硫酸铝以及铝酸钴，搅拌20-30min;升温至45-55℃，搅拌反应2-3h，然后升温至95℃加入去离子水和八苯基POSS，搅拌30-40min，停止反应，加入5%双氧水，趁热离心、分别用适量5%稀盐酸和蒸馏水洗涤，制得氧化石墨烯初品;
b、将上述步骤a制得的氧化石墨烯初品与聚甘油脂肪酸酯、二甲基乙酰胺、四甲基氢氧化铵搅拌混合，进行吸附，制得氧化石墨烯。
进一步地，所述八苯基POSS的制备为：a、将500mL有机溶剂甲苯和500mL去离子水的混合溶液加入反应器中，调节温度至-5℃，再加入30g苯基三甲氧基硅烷搅拌均匀后进行水解反应65-75min后静置，静置后用分液漏斗将反应器下层的水层分离掉，再对其有机相进行洗涤和干燥，得前驱水解产物 ;
b、将前驱水解产物加入原反应容器中，再向其中加入12g四乙基氢氧化铵，于100-120℃下回流反应24-26h 后，即有大量白色沉淀物析出;然后对沉淀物进行过滤、洗涤、烘干得产物八苯基POSS;
进一步地，所述自制活性炭的制备为：将秸秆干燥后，粉碎过筛至100目，混合均匀;在微波裂解反应炉内初步炭化，制得预处理料，其中微波功率2000W，炭化时间为12min;将预处理料在25%盐酸溶液中浸泡24h，然后再在28%氢氧化钠溶液中浸泡15h，用去离子水反复洗涤直至中性，干燥后制得半成品;将半成品置入450℃的马弗炉中保温处理2.2h，降至室温即得自制活性炭。
进一步地，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯20重量份、自制活性炭11重量份、聚丙烯酰胺3重量份、八苯基POSS 5重量份、硅藻泥20重量份、硫酸铝1重量份、二甲基乙酰胺4重量份、硅酸钠1重量份、聚合硫酸铝1重量份、聚合氯化铝2重量份、聚合三氯化铁3重量份、聚乙烯亚胺35重量份、二氯二茂钛6重量份。
进一步地，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯20重量份、自制活性炭11重量份、聚丙烯酰胺4重量份、八苯基POSS 6重量份、硅藻泥22重量份、硫酸铝2重量份、二甲基乙酰胺6重量份、硅酸钠3重量份、聚合硫酸铝2重量份、聚合氯化铝3重量份、聚合三氯化铁4重量份、聚乙烯亚胺40重量份、二氯二茂钛7重量份。
进一步地，包括以下重量份的原料：氧化石墨烯20重量份、自制活性炭11重量份、聚丙烯酰胺5重量份、八苯基POSS 7重量份、硅藻泥24重量份、硫酸铝3重量份、二甲基乙酰胺8重量份、硅酸钠5重量份、聚合硫酸铝3重量份、聚合氯化铝4重量份、聚合三氯化铁5重量份、聚乙烯亚胺45重量份、二氯二茂钛8重量份。
本发明的有益效果：本发明提供一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，化学性能稳定，能够有效提高净化工业污水的能力，工业污水处理效果好等。
具体实施方式本发明提供一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料，化学性能稳定，能够有效提高净化工业污水的能力，工业污水处理效果好等。
