[发明专利]强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料及其制备方法

权利要求书

1.一种强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料，其特征在于，所述复合离子交换树脂包括碳纳米管/石墨烯-苯乙烯系衍生物化合物；

碳纳米管/石墨烯-苯乙烯系衍生物化合物中苯乙烯系衍生物与石墨烯之间以酯基的形式结合，结构式如下所示：

其中，R₁为碳数为1~30的烷烃基、碳数为2~30的烯烃基、碳数为2~30的卤代烃中的任意1种或至少2种组合，Graphene为石墨烯或其衍生物；

碳纳米管/石墨烯-苯乙烯系衍生物中苯乙烯系衍生物与碳纳米管之间以酯基的形式结合，结构式如下：

其中，R₂为碳数为1~30的烷烃基、碳数为2~30的烯烃基、碳数为2~30的卤代烃中的任意1种或至少2种组合。

2.根据权利要求1所述一种强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料，其特征在于，复合离子交换树脂以重量百分比计包括以下组分：

（a）75~90份的聚合单体；

（b）5~15份的共聚单体；

（c）0.1~10份的碳纳米管/石墨烯-苯乙烯系衍生物化合物。

3.根据权利要求2所述一种强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料，其特征在于所述聚合单体包括选自苯乙烯、对氯甲基苯乙烯、4-（3-氯丙基）苯乙烯、4-（3-溴丙基）苯乙烯、4-（4-氯丁基）苯乙烯、4-（4-溴丁基）苯乙烯、4-（5-氯戊基）苯乙烯或4-（5-溴戊基）苯乙烯中的至少一种。

4.根据权利要求2所述一种强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料，其特征在于所述共聚单体包括选自双甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯基苯、二乙烯基苯或二乙烯基苯基甲烷中的至少一种。

5.根据权利要求2所述一种强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料，其特征在于所述碳纳米管包括选自单壁碳纳米管、多壁碳纳米管、双壁碳纳米管、羧基化碳纳米管的至少一种；所述石墨烯包括选自单层石墨烯、多层石墨烯、氧化石墨烯或还原氧化石墨烯中的至少一种。

6.一种强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）制备氧化碳纳米管和氧化石墨烯的混合羧酸盐；

（2）向步骤（1）得到的氧化碳纳米管和氧化石墨烯的混合羧酸盐加入相转移催化剂和苯乙烯系衍生物，洗涤，过滤，得到碳纳米管/石墨烯-苯乙烯系衍生物；

（3）将步骤（2）制备得到的碳纳米管/石墨烯-苯乙烯系衍生物、聚合单体、共聚单体、引发剂、聚合助剂混合，进行聚合反应，洗涤、过滤、干燥、过筛，收集复合树脂微球；

（4）复合树脂微球进行氯甲基化、胺化、转型，得所述强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料。

7.根据权利要求6所述一种强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料的制备方法，其特征在于，将碳纳米管酸氧化后得到氧化碳纳米管，加入碱溶液，调节溶液pH值后过滤分离干燥后得到碳纳米管的羧酸盐，所述碳纳米管的制备方法包括电弧放电法、激光烧蚀法、化学气相沉积法、固相热解法、辉光放电法、气体燃烧法或聚合反应合成法中的至少一种；将石墨烯分散后加入碱溶液，制备石墨烯的羧酸盐，所述石墨烯为氧化石墨烯，所述氧化石墨烯的制备方法包括Brodie法、Staudenmaier法、Hummers法或改进的Hummers法中的至少一种；所述碱溶液包括氢氧化钠、氢氧化钾或氨水中的至少一种。

8.根据权利要求6所述一种强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料的制备方法，其特征在于所述相转移催化剂包括季铵盐、季鏻盐、叔胺、冠醚或穴醚中的至少一种。

9.根据权利要求6所述一种强碱性石墨烯复合离子交换树脂材料的制备方法，其特征在于所述苯乙烯系衍生物选自对氯甲基苯乙烯、4-（3-氯丙基）苯乙烯、4-（3-溴丙基）苯乙烯、4-（4-氯丁基）苯乙烯、4-（4-溴丁基）苯乙烯、4-（5-氯戊基）苯乙烯或4-（5-溴戊基）苯乙烯中的至少一种。

10.根据权利要求6所述一种强碱性碳纳米管-石墨烯复合离子交换树脂材料的制备方法，其特征在于所述聚合助剂选自聚乙烯醇、明胶、淀粉、甲基纤维素、膨润土或碳酸钙中的至少一种；所述引发剂选自过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、过氧化月桂酰、异丙苯过氧化氢中的至少一种；所述聚合单体包括选自苯乙烯、对氯甲基苯乙烯、4-（3-氯丙基）苯乙烯、4-（3-溴丙基）苯乙烯、4-（4-氯丁基）苯乙烯、4-（4-溴丁基）苯乙烯、4-（5-氯戊基）苯乙烯或4-（5-溴戊基）苯乙烯中的至少一种；所述共聚单体包括选自双甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯基苯、二乙烯基苯或二乙烯基苯基甲烷中的至少一种。