[发明专利]一种应用于工业污水处理的石墨烯复合材料

说明书

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。