[发明专利]一种高效降解工业废水污染物的生物合法方法

说明书

本发明提供一种高效降解工业废水污染物基底材料的生物合法方法。主要包括以下工艺步骤：a.玉米芯的清洗：b.氧化石墨烯的制备：c.硫酸铜、氧化石墨烯混合溶液的制备：d.硫酸铜‑氧化石墨烯‑玉米芯的制备；e.高催化性铜纳米粒子‑石墨烯‑玉米芯复合基底材料的制备：一方面石墨烯的大比表面积包覆大量的铜纳米粒子，提高了铜纳米粒子在使用过程中的抗氧化性，另一方面均匀分布的铜纳米粒子增大了石墨烯层间间距，有效的阻止石墨烯的团聚。所制备的铜纳米粒子‑石墨烯‑玉米芯复合材料绿色环保，能够高效的降解水体污染物，循环使用性能好。

技术领域

本发明提供了一种高效降解工业废水污染物的生物合法方法，属于材料化学制备技术领域。

背景技术

铜纳米粒子因粒径小、比表面积高、反应活性位点多等优点，已广泛应用于催化领域。然而，由于表面能较高，其长期放置会造成粒子间的不可逆团聚；同时金纳米粒子表面的活性剂也会阻碍活性位点与反应物的接触。这些因素都不可避免地降低了金颗粒在水相体系中的催化活性，因此，需要寻找合适的基底材料对其加以负载。石墨烯由于其高的比表面积、高的导电性和优异的化学稳定性成为负载铜纳米粒子的理想载体，且氧化还原法制备的石墨烯工艺成熟，成本低，易于大规模生产，利用两者的协同效应使得复合材料具有优异的催化、电化学传感和气体传感等性能。玉米芯作为一种常见的生物材料，其疏松多孔结构可以作为金属纳米粒子附着的宏观载体，且价格低廉。高孔隙的玉米芯可以非常稳定与铜纳米粒子、石墨烯进行有效的复合。玉米芯丰富致密的空洞结构，使铜纳米粒子与石墨烯的结合扩展到三维尺度，具有更高的比表面积和更多的电子传输通道，具备更加优异的电学性能和优异的催化传感性能。

直接将玉米芯浸入一定体积比的氯金酸、氧化石墨烯混合液自组装一段时间，取出烘干。用绿色还原剂抗坏血酸一步还原铜离子、氧化石墨烯，一步快速制备高催化性铜纳米粒子-石墨烯-玉米芯复合材料，步所制备的铜纳米粒子均匀分布在三维骨架石墨烯表面不易团聚,充分利用石墨烯、铜纳米粒子各自优异的电学、催化和传感等性能的协同效应，所制备的复合材料反应活性位点多、比表面积大、生物相容性好、导电性好，在催化、气体传感、环境监测等领域具有广泛的应用前景。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供了一种高效降解工业废水污染物的生物合法方法，利用多孔玉米芯作为生物合成高效降解水体污染物的基底，氧化石墨烯表面丰富的负载官能团作为铜离子静电吸附的载体，在较低温度下一步还原出石墨烯和高催化性能的铜纳米粒子，利用两者的协同作用，一方面石墨烯的大比表面积包覆大量的铜纳米粒子，提高了铜纳米粒子在使用过程中的抗氧化性，另一方面均匀分布的铜纳米粒子增大了石墨烯层间间距，有效的阻止石墨烯的团聚。所制备的铜纳米粒子-石墨烯-玉米芯复合材料绿色环保，能够高效的降解水体污染物，循环使用性能好。

技术方案：本发明所述的一种高效降解工业废水污染物基底材料的生物合法方法包括以下步骤：

a.玉米芯的清洗：将玉米芯分别用丙酮、乙醇、去离子水清洗，以去除表面污染物，再烘干；

b.氧化石墨烯的制备：用强氧化剂将石墨粉末进行充分的氧化，将多余的强氧化剂用双氧水去除，得到氧化石墨烯溶液；

c.硫酸铜、氧化石墨烯混合溶液的制备：分别配置氧化石墨烯溶液和硫酸铜溶液，在室温下进行自组装；

d.硫酸铜-氧化石墨烯-玉米芯的制备；将洗净的玉米芯浸泡在硫酸铜、氧化石墨烯混合溶液中自组装，烘干；

e.高催化性铜纳米粒子-石墨烯-玉米芯复合材料的制备：配制抗坏血酸溶液，将组装好的硫酸铜-氧化石墨烯-玉米芯浸入所述抗坏血酸溶液中进行高温反应一段时间取出样品洗净烘干，就得到高催化性能铜纳米粒子-石墨烯-玉米芯复合基底材料。

其中：

步骤b中，采用的强氧化剂是浓硫酸、浓磷酸或高锰酸钾，其中石墨粉与高锰酸钾的质量比为1：5-1：7，石墨粉与浓硫酸或浓磷酸的体积比为8：1-10：1。