[发明专利]多孔石墨烯基磁性炭块及其制备方法、应用

说明书

本发明公开了一种多孔石墨烯基磁性炭块及其制备方法，主要步骤如下：(1)将氧化石墨均匀分散于溶剂中，并加入表面活性剂混合均匀，得到氧化石墨和表面活性剂的混合溶液；(2)将步骤(1)所得混合溶液中加入钴盐和聚合物搅拌均匀，得到前驱体溶液；(3)将步骤(2)所得前驱体溶液进行水热反应，所得产物经洗涤、冻干后，再进行热处理，即得到多孔石墨烯基磁性炭块。本发明所述提供的多孔石墨烯基磁性炭块是一种质量轻、多孔并具有磁性的炭块材料，可以吸附有机物、有机染料及重金属离子，在污水处理方面有广泛的应用，其制备方法具有工艺简单、成本低、产率高的优点，且易于实现商业化。

技术领域

本发明涉及一种多孔石墨烯基磁性炭块及其制备方法、应用，属于污水处理等领域。

背景技术

水污染是我国面临的主要环境问题之一。随着我国工业的发展，工业废水的排放量日益增加，达不到排放标准的工业废水排入水体后，会污染地表水和地下水。水体一旦受到污染，要想在短时间内恢复到原来的状态是不容易的。水体受到污染后，不仅会使其水质不符合饮用水、渔业用水的标准，还会使地下水中的化学有害物质和硬度增加，影响地下水的利用。我国的水资源并不丰富，若按人口平均占有径流量计算，只相当于世界人均值的四分之一。而地表水和地下水的污染，将进一步使可供利用的水资源数量日益减少，势必影响工农渔业生产，直接或间接地给人民生活和身体健康带来危害。工业废水包括生产废水和生产污水，是指工业生产过程中产生的废水和废液，其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。随着工业的迅速发展，废水的种类和数量迅猛增加，对水体的污染也日趋广泛和严重，威胁人类的健康和安全。因此，对于保护环境来说，工业废水的处理比城市污水的处理更为重要。

碳基材料对于染料及重金属离子均具有较好的吸附性能，活性炭材料是被广泛用于吸附材料。目前文献报导的污水处理材料多为石墨烯粉体，有关于石墨烯块的报导也只是用于电极材料的纯石墨烯块，不适于用于污水处理中。而且，一般情况下合成的石墨烯都比较疏松，大部分呈粉状，不易成块。另外，纯的石墨烯材料，一方面成本高，另一方面材料的比表面积小，吸附性能达不到理想效果。综上所述，目前的石墨烯材料成本高、性能差，离实际应用还较远。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种多孔石墨烯基磁性炭块及其制备方法、应用，具有制备成本低、比表面积大、外观形貌及尺寸可控等优点、可对污水中的有机物、有机染料进行吸附。

本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：

多孔石墨烯基磁性炭块，宏观为块体结构，微观形貌为磁性钴与三维石墨烯片层复合的结构，比表面积为410～850m²/g。

多孔石墨烯基磁性炭块的制备方法，主要步骤如下：

(1)将氧化石墨均匀分散于溶剂中，并加入表面活性剂混合均匀，得到氧化石墨和表面活性剂的混合溶液；

(2)将步骤(1)所得混合溶液中加入钴盐和聚合物搅拌均匀，得到前驱体溶液；

(3)将步骤(2)所得前驱体溶液进行水热反应，所得产物经洗涤、冻干后，再进行热处理，即得到多孔石墨烯基磁性炭块。

按上述方案，步骤(1)中，所述的溶剂选自水、丙醇、异丙醇、甲醇、乙醇等中的一种或几种按任意比例的混合物。

按上述方案，步骤(1)中，所述的表面活性剂选自聚乙烯吡咯烷酮、十六烷基三甲基溴化铵等中的一种或几种按任意比例的混合物。

按上述方案，步骤(1)中，所述氧化石墨和溶剂的质量比为1:2000～1:250，表面活性剂与氧化石墨的质量比为1:20～1:3。

按上述方案，步骤(2)中，所述聚合物为具有氨基、羧基等极性基团的聚合物，选自壳聚糖、甲壳素、葡萄糖、果糖、聚丙烯酰胺等中的一种或几种按任意比例的混合物。