[发明专利]一种用于纯化水的复合纳米材料及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于纯化水的复合纳米材料，其特征在于，所述复合纳米材料由占复合材料15～65wt％的氧化石墨烯、30～60wt％的碳纳米颗粒以及5～10wt％硒纳米颗粒组成，所述碳纳米颗粒和硒纳米颗粒生长在氧化石墨烯纳米片的表面，所述纳米片的厚度为4～10nm，硒纳米颗粒的粒径为30～120nm，材料比表面积为800～1000m²/g，孔容为0.3～0.4cm³/g。

2.一种权利要求1所述复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述复合纳米材料的制备方法包括如下步骤：

(1)氧化石墨烯的制备：在0℃冰浴下，将0.015～0.072g石墨粉分散到20～25mL浓硫酸中，搅拌下加入KMnO₄，所加KMnO₄的质量是石墨粉的3～4倍，搅拌30～60分钟，温度上升至30～35℃，加入40～50ml去离子水，搅拌20～30分钟，加入10～15ml质量浓度30％的H₂O₂，搅拌5～20分钟，经过离心分离，用质量浓度5％的HCl溶液、去离子水和丙酮反复洗涤后得到氧化石墨纳米片；然后将得到的氧化石墨产物置于250mL烧瓶中，加入150mL的溶剂，将烧瓶置于120Hz的超声清洗机中超声1h，除去溶剂，即得到氧化石墨烯；

(2)氧化石墨烯/碳纳米颗粒的制备：将15～25g碳源和二茂铁加入到50～80mL无水乙醇/水的混合溶剂中，形成均一稳定的溶液，然后将10～20g步骤(1)的氧化石墨稀纳米片加入到上述溶液中，并于室温下搅拌1～2h，形成均一稳定的混合液备用，然后将所形成的混合液倒入到反应釜，并将反应釜置于均相反应器中进行热处理，所述热处理条件为：温度160～200℃，时间为12～24小时；之后将产物洗涤、干燥，并于惰性气氛下，400～500℃焙烧为4～12小时，得氧化石墨烯/碳纳米颗粒材料；

(3)氧化石墨烯/碳纳米颗粒/硒纳米颗粒的制备：将步骤(2)制备的5～15g氧化石墨烯/碳纳米颗粒材料分散在40～60mL的无水乙醇中，然后加入0.5～2g硒化合物和还原剂，在温度为20℃至60℃下搅拌反应0.5～5小时，反应结束后离心、洗涤、干燥即得所述复合纳米材料。

3.根据权利要求2所述的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述碳源为葡萄糖、蔗糖、酚醛树脂和间苯二酚的一种或多种。

4.根据权利要求2所述的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述溶剂为乙醇、甲醇、异丙醇或四氢呋喃中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中二茂铁的浓度为0.001～0.005mo1/L，所述惰性气氛为氮气或氩气。

6.根据权利要求2所述的复合纳米材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中硒化合物为二氧化硒、亚硒酸、亚硒酸钠的一种或多种；还原剂为抗坏血酸、抗坏血酸钠、谷胱甘肽、淀粉、硼氢化钠的一种或者多种，还原剂的浓度为20～100mmo1/L。

7.一种权利要求1所述复合纳米材料在纯化水中的应用，其特征在于，所述复合纳米材料可以用于吸附水中的重金属离子以及有机物。