[发明专利]纸浆/纳米碳复合材料的制备方法及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料的制备方法及其应用。

背景技术

芳香族化合物作为一类常见的化学品，该类物质因为发现之初大部分都有香味得名。但是这类物质中，大部分都是有致癌作用，或者对人体的神经系统，消化系统等有伤害。例如苯、甲苯、苯乙烯等能导致人体畸变、癌变等。现代人类的生产生活中，芳香族化合物几乎无处不在，如染料（印染等）、工业“三废”、日用化学品、装潢、油漆等等。它们大多是潜在的，但却是致命的。已引起世界各国和国际组织的重视。美国就有专门机构历时五年的专题调查发现：许多民用和商用建筑，室内的空气污染程度是室外空气污染的2-5倍，有的甚至超过100倍。在我国大气污染、建筑材料污染等也成为了百姓关注的一大热点问题。因此，对于芳香族化合物的净化受到了广泛的关注。常见的治理方法包括化学沉淀法、离子交换法、反渗透法、氧化还原法、光催化降解法等。由于这些方法存在着周期性长，广适性差，成本过高，实用性差以及效率低下等诸多缺点。而吸附剂法则能克服以上缺点，已成为一种高效，简便，快速去除/净化芳香族化合物的有效途径。纳米材料与传统材料相比，有着全新优良的物理/化学特性。特别是与纳米技术的诞生和发展有着最直接关联的碳纳米管和石墨烯等石墨型碳纳米材料，由于它们的巨大的比表面积、独特而单一的sp²杂化轨道的蜂窝状碳骨骼结构，使其对芳香族化合物有着优异的选择吸附性、稳定的化学/物理特性、质量轻且拉伸强度高、导体/半导体性质共存等优良特性，而被研究者广泛关注和期待。

近年来，微球、薄膜材料因为其易回收的优势，而成为一种具有广泛应用前景的新型吸附材料。作为成本低廉、制备简单的纸浆（纤维素）/碳纳米材料复合微球、薄膜的合成及其在净化芳香族有机污染物的研究鲜见报道。而仅有的报道中的复合材料也都普遍存在机械性能不佳、成型困难，吸附能力差等缺陷。

发明内容

本发明要解决现有复合材料存在机械性能不佳、成型困难，吸附能力差的缺陷，提供纸浆/纳米碳复合材料的制备方法及其应用。

纸浆/纳米碳复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、将报纸在温度为100℃以上、压力为90MPa～150MPa的条件下，处理得到纤维素；

二、将步骤一得到的纤维素经超声搅拌分散到NaOH-尿素溶液中，再控制温度为-12℃搅拌5min，然后升温至温度为25℃，得到混合溶液；

三、将纳米碳材料超声分散到去离子水中，再加入步骤二得到的混合溶液搅拌10min，然后加入到HNO₃的浓度为2mol/L和NaCl的质量浓度为10%的混合液中，再用去离子水洗至中性，得到纸浆/纳米碳复合材料。

上述制备的纸浆/纳米碳复合材料为纸浆/纳米碳微球。

纸浆/纳米碳复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、将报纸在温度为100℃以上、压力为90MPa～150MPa的条件下，处理得到纤维素；

二、将步骤一得到的纤维素经超声搅拌分散到NaOH-尿素溶液中，再控制温度为-12℃搅拌5min，然后升温至温度为25℃，得到混合溶液；

三、将纳米碳材料超声分散到去离子水中，再加入步骤二得到的混合溶液搅拌10min，再用去离子水洗至中性，然后抽滤干燥，得到纸浆/纳米碳复合材料。

上述制备的纸浆/纳米碳复合材料为纸浆/纳米碳薄膜。

上述纸浆/纳米碳复合材料用于有机污染环境的修复。

本发明的有益效果是：本发明提供的多孔（纳米碳）复合材料不同于之前所报道的材料，它具有大的比表面，在水中具有良好的稳定、吸附能力/效率高。本发明方法充分利用了多孔材料的特性，极易分离，具有原料易得、成本低、方法简单迅速、适合于大规模生产。由于其所具有的大比表面，高效的吸附性，良好的稳定性及分离特性，在有机污染处理等领域具有重要的应用前景。

本发明中所制备的多孔纸浆/纳米碳复合微球和薄膜，用于水体、土壤、大气等有机污染环境的修复，在中低度污染环境中芳香族化合物的去除率可达到92%以上。

本发明制备纸浆/纳米碳复合材料用于有机污染环境的修复。

具体实施方式

本发明技术方案不局限于以下所列举的具体实施方式，还包括各具体实施方式之间的任意组合。

具体实施方式一：本实施方式纸浆/纳米碳复合材料的制备方法，具体是按照以下步骤进行的：

一、将报纸在温度为100℃以上、压力为90MPa～150MPa的条件下，处理得到纤维素；