[发明专利]一种基于氧化石墨烯的吸附剂及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种基于氧化石墨烯的吸附剂及其制备方法与应用。本发明提供的吸附剂对水污染物具有良好的吸附作用。该方法包括：先将Hummers法制备的氧化石墨烯超声分散在水中，再将水热合成法制备的水滑石加入到分散性良好的氧化石墨烯水溶液中，搅拌，带负电荷的氧化石墨烯会由于静电作用，插层到水滑石层间，并且会与水滑石共同沉淀，静置分层，倒掉上清液，干燥下层沉淀，获得氧化石墨烯‑水滑石复合材料，可以有效地降低氧化石墨烯的团聚现象。本发明采用水滑石加入到氧化石墨烯溶液中，简单操作，制备了氧化石墨烯‑水滑石复合材料，由于复合材料中氧化石墨烯团聚现象被抑制，因此复合材料的吸附性能更优。

技术领域

本发明涉及氧化石墨烯复合材料制备领域，具体涉及一种基于氧化石墨烯的吸附剂及其制备方法与应用。

背景技术

氧化石墨烯(Graphene Oxide，GO)是石墨烯的氧化产物，可以在水中形成带负电的薄片，具备很大的比表面积，并且含有多种活性含氧基团，可提供较多的活性位点，因此氧化石墨烯可以作为一种吸附剂用来去除废水中的多种污染物，

水滑石又称为层状双金属氢氧化物(Layered double hydroxides，LDH)，它是一种天然存在的层状粘土材料，LDH的微观结构主要包括主层板和层间阴离子，其中主层板带有正电荷，层间阴离子带负电荷，两者有序的组装在一起，主层板上的金属种类和电荷密度具有可调控性，层间阴离子也具有可交换性。

氧化石墨烯极易团聚，降低了其吸附效果，研究表明，水滑石可以与氧化石墨烯结合，防止氧化石墨烯的团聚，增强其吸附能力。Garcia-Gallastegui等人(Garcia-Gallastegui A,Iruretagoyena D,Gouvea V,et al.Graphene oxide assupport forlayered double hydroxides:enhancing the CO2 adsorption capacity[J].Chemistryof Materials.2012,24(23):4531-4539.)将氧化石墨烯分散在水中，超声处理，获得分散性良好的氧化石墨烯溶液，然后依次加入氢氧化钠、碳酸钠、硝酸镁和硝酸铝，搅拌均匀，最后在60℃下老化12h，将镁铝型水滑石原位生长在氧化石墨烯上，通过原位生长法，制备了氧化石墨烯-镁铝型水滑石复合材料，研究结果表明，复合材料对CO₂具有良好的吸附作用；Zheng等人(ZhengY Q,Cheng B,You W,etal.3D hierarchical grapheneoxide-NiFe LDH composite with enhanced adsorption affinity to Congo red,methyl orange and Cr(VI)ions[J].Journalof Hazardous Materials.2019.369:214-225.)将氧化石墨烯分散液与Ni²⁺、Fe²⁺、尿素混合，采用原位生长法制备了氧化石墨烯-镍铁型水滑石复合材料，研究结果表明，复合材料对刚果红、甲基橙和Cr⁶⁺具有良好的吸附作用。

然而，原位生长法需要在氧化石墨烯的存在下，制备水滑石，因此制备的复合材料中的氧化石墨烯和水滑石存在缺陷；并且制备氧化石墨烯的分散液，其浓度较低，通常情况下1g氧化石墨烯需要1L水才能分散好，而制备水滑石时，所需要的水较少，通常情况下，1L水可以制备100g水滑石，因此通过原位生长法制备的复合材料中氧化石墨烯含量较少，且不能很好地控制氧化石墨烯与水滑石的比例；其次，原位生长法操作复杂，实验要求条件多。

发明内容