[发明专利]氧化石墨烯负载UIO-66的复合材料的制备方法及应用

说明书

本发明涉及氧化石墨烯负载UIO‑66的复合材料的制备方法及应用。本发明将石墨粉和硝酸钠加入到浓硫酸中搅拌均匀，置于温度为0~10℃条件下加入氧化剂，再置于温度为20~30℃条件下反应，再置于冰水浴中，加入去离子水；置于室温条件下，加入过量的过氧化氢并反应0.5~2h，洗涤、干燥即得氧化石墨烯纳米片；将氧化石墨烯纳米片纯化处理得到氧化石墨烯悬浊液；将氯化锆和对苯二甲酸溶于N’N‑二甲基甲酰胺中，再加入醋酸和盐酸，在搅拌条件下反应得到UIO‑66前驱体溶液；将氧化石墨烯悬浊液加入到UIO‑66前驱体溶液中混合均匀并置于温度为100~120℃条件下反应，洗涤、真空干燥即得氧化石墨烯负载UIO‑66的复合材料。本发明复合材料可用于吸附去除废水中六价铬离子。

技术领域

本发明涉及氧化石墨烯负载UIO-66的复合材料的制备方法及应用，属于催化剂技术领域。

背景技术

铬是一种应用广泛的重金属，存在于电池生产、电镀、炼油、合金以及工业废水中。Cr(III)和Cr(VI)是Cr的两种主要离子形式，其中Cr(VI)是一种强致癌诱导离子，可引起多种毒性作用。饮用水和工业废水中的Cr(VI)分别被世界卫生组织限制在100 ppb和200ppb，因此必须从水中去除过量的Cr(VI)。近年来，各种净化Cr(VI)污染的方法已被应用于，包括离子交换法、反渗透法、电渗析法、化学沉淀法、膜分离法、混凝沉淀法、电凝沉淀法、吸附法等。其中，吸附法的工艺简单，设备简单，是一种方便、高效、节能的处理方法。

多孔材料吸附是最有前途的Cr(VI)纯化方法。金属有机骨架材料(MOFs)是一种新型的纳米孔晶体材料，因具有超高的比表面积、灵活可调的孔隙尺寸和表面功能以及丰富的不饱和金属位等优点，但是，由于水中的氧原子是亲核的，金属有机骨架材料中的金属配位中心是亲电子的，如果金属中心没有足够的惰性，那么水就可以和金属团簇成键，从而破坏金属有机骨架材料的晶体结构。因此，实现金属有机骨架材料在液相吸附领域中的良好应用前景，必须克服MOFs水稳定差的缺陷。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种氧化石墨烯负载UIO-66的复合材料的制备方法及应用，本发明氧化石墨烯为载体负载锆基MOFs制备出氧化石墨烯负载UIO-66的复合材料，氧化石墨烯负载UIO-66的复合材料可将废水中六价铬降低价态为三价铬并高效吸附铬离子，可提高废水中低浓度六价铬的去除率，同时解决金属有机骨架材料水稳定性较低的问题。

氧化石墨烯负载UIO-66的复合材料的制备方法，具体步骤如下：

（1）将石墨粉和硝酸钠加入到浓硫酸中搅拌均匀得到体系A，体系A置于温度为0~10℃条件下加入氧化剂，再置于温度为20~30℃条件下反应2~3h得到体系B，将体系B置于冰水浴中，加入去离子水，再置于室温条件下，加入过量的过氧化氢并反应0.5~2h，洗涤、干燥即得氧化石墨烯纳米片；

（2）将步骤（1）氧化石墨烯纳米片纯化处理得到氧化石墨烯悬浊液；

（3）将氯化锆和对苯二甲酸溶于N’N-二甲基甲酰胺中，再加入醋酸和盐酸，在搅拌条件下反应1~2h得到UIO-66前驱体溶液；

（4）将步骤（2）氧化石墨烯悬浊液加入到步骤（3）UIO-66前驱体溶液中混合均匀得到体系C；

（5）将步骤（4）体系C置于温度为100~120℃条件下反应3~12h，洗涤、真空干燥即得氧化石墨烯负载UIO-66的复合材料。

所述步骤（1）体系A中石墨粉的浓度为13~15 g/L，石墨粉和硝酸钠的质量比为1:1~2。

所述步骤（1）氧化剂为高锰酸钾，氧化剂的加入量为石墨粉质量的9~11倍。

所述步骤（1）去离子水与浓硫酸的体积比为6~8:1。

所述步骤（2）氧化石墨烯悬浊液中氧化石墨烯的浓度为1~2g/L。