[发明专利]一种L-精氨酸改性氧化石墨烯海绵制备和铀吸附方法

说明书

本发明公开了一种L‑精氨酸改性氧化石墨烯海绵制备方法，其特征在于，以氧化石墨烯（GO）为前驱体，以L‑精氨酸为交联剂，通过水热法和冷冻干燥法分别制备出具有三维立体结构的L‑精氨酸改性氧化石墨烯海绵（L‑Ar‑GOS）；反应过程中，L‑精氨酸在水热条件下诱导氧化石墨烯自组装成宏观的三维石墨烯材料，并且在这个过程中L‑精氨酸和氧化石墨烯发生反应，反应后的材料具有大的比表面积和疏松多孔的结构，有利于吸附金属离子。将三维石墨烯海绵和氧化石墨烯用于水溶液中铀（VI）的吸附，研究结果表明，三维石墨烯海绵的吸附能力优于氧化石墨烯。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种L-精氨酸改性氧化石墨烯海绵制备和铀吸附方法。

背景技术

3D石墨烯材料不仅保留了石墨烯片的大的表面积，而且具有丰富的互连微孔或介孔。因此3D石墨烯水凝胶和海绵在许多方面都有着应用，例如，超级吸附剂，能量存储和转化，传感器和催化等。到目前为止，许多研究者已证明多价离子，生物分子，单体(未转化的)，聚合物和其他有机小分子用于石墨烯或GO的辅助凝胶化。

现有报道生物相容性分子技术，例如维生素C(也称为抗坏血酸)，氨基酸和多巴胺成功地还原GO并诱导其自组装成3D石墨烯材料。核苷、DNA、氨基酸和肽等已证明可参与3D石墨烯的自组装。而氨基酸作为一种环境友好型材料，它含有对重金属离子有强结合作用的氨基和羧基。

Adhikari B,Biswas A,Banerjee A.Graphene oxide-based supramolecularhydrogels for making nanohybrid systems with Au nanoparticles[J].Langmuir,2011,28(2):1460-1469.研究了在少量蛋白质氨基酸(精氨酸/色氨酸/组氨酸)或核苷(腺苷/鸟苷/胞苷)存在下，氧化石墨烯(GO)可形成超分子稳定的水凝胶。

现有技术中有关石墨烯、海绵、吸附的发明专利就有46项，其中13 项授权，但尚未发现专门针对铀吸附的3D石墨烯吸附材料。

但石墨烯与L-精氨酸的复合材料也有不少，如CN201611220972.7《L -精氨酸/氧化石墨烯复合材料、制备方法及应用》，包括如下步骤：S1：将氧化石墨烯加入到四氢呋喃中，分散得到氧化石墨烯的四氢呋喃分散液；S2：向氧化石墨烯的四氢呋喃分散液中加入L-精氨酸、碳酸钾粉末和去离子水，常温下搅拌24h；S3：用水洗涤若干次，干燥后得到L-精氨酸/ 氧化石墨烯复合材料。本发明的L-精氨酸/氧化石墨烯复合材料的制备方法，通过酯化反应在氧化石墨烯表面接枝L-精氨酸，制备条件温和，步骤简单，且制备的L-精氨酸/氧化石墨烯复合材料展示出来良好的Cr(VI)吸附性能。

又如CN201610937856.0《一种绿色制备银-氧化锌-石墨烯-泡沫镍材料的方法》，主要包括以下工艺步骤：1.用化学气相沉积法(CVD)在泡沫镍基体上生长一层石墨烯，制备出三维石墨烯-泡沫镍基体；2.将ZnCl2和氨水溶于去离子水中充分搅拌,并将混合溶液转移至聚四氟乙烯反应釜中，把制备出的三维石墨烯-泡沫镍基体浸入溶液中，将反应釜放置于干燥箱中在100℃-150℃保温1-3hrs；3.将硝酸银和L-精氨酸以一定的摩尔浓度比配制出银-精氨酸溶液，然后将氧化锌-石墨烯-泡沫镍复合物浸入银- 精氨酸溶液中，自组装12-18hrs取出，用去离子水超声清洗后直接放入抗环血酸溶液中，20-50mins后取出冲洗，干燥，获得质量稳定的银-氧化锌 -石墨烯-泡沫镍复合材料。

可见，石墨烯吸附材料的发展令人向往。

发明内容