[发明专利]一种GO/PANI复合材料及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及一种GO/PANI复合材料及其制备方法与应用，所述PANI/GO复合材料在进行了三次脱附循环后，对Cr(Ⅵ)离子的去除率仍保持在90％以上。

技术领域

本发明属于材料领域，具体涉及一种GO/PANI复合材料及其制备方法与应用。

背景技术

工业废水中的重金属离子对人类健康、生态环境以及社会的可持续发展造成了严重破坏和威胁。重金属离子具有毒性高、持续性强和难降解性，容易在生物体中积累等一系列危害。其中铬离子是危害性最大的重金属离子之一。工业中钢铁使用、皮革制造和电镀等行业工业废水的排放是造成铬污染的主要原因，铬离子主要以Cr(III)和Cr(VI)两种形式稳定存在于环境中，其中Cr(VI)的毒性是Cr(III)的几百倍。Cr(VI)主要以重铬酸盐和铬酸盐的形式存在于环境中，人体摄入过量可能会导致细胞癌变、肝硬化和肾功能衰竭等疾病。所以这类重金属在自然生态环境中十分难以被降解，如果不经过适当处理排放到水体，容易造成水体富营养化，严重损害自然生态系统，也会对人体健康带来一系列疾病。

物理法、化学法和生物法等方法是目前工业废水处理的主要方法。物理法处理主要包括离子交换法、膜分离法、吸附法等；化学法处理主要包括化学沉淀法、电化学法、絮凝法、氧化法等；生物法处理主要包括植物处理、动物处理和微生物处理等，每种废水处理方法都具有其各自的利弊。其中，吸附法因其操作简单，高效和可循环重复利用等优点而被广泛应用。吸附剂可以根据所吸附物质的性质有目的设计和选择吸附材料。吸附剂吸附废水中污染物的量主要取决于吸附材料表面的官能团、比表面积和其孔结构的大小。因此，开发具有丰富官能团，高比表面积和孔结构的吸附材料对废水处理具有重要意义。本发明提供一种氧化石墨烯/聚苯胺(GO/PANI)复合材料及其在去除重金属铬中的应用。

发明内容

本发明提供一种GO/PANI复合材料，其特征在于所述GO/PANI复合材料的制备方法包括如下步骤：

(1)GO的制备：-15至0℃条件下，向浓硫酸中加入石墨粉、硝酸钠、高锰酸钾，搅拌15min后，升温至30-35℃继续搅拌30min后，升温至90-95℃继续搅拌30min后，加入去离子水，继续反应3小时后，加入5％的双氧水溶液，继续反应1小时后，停止加热自然恢复至室温后，超声剥离1小时后，依次用5％盐酸溶液、无水乙醇、水进行离心洗涤后，真空干燥，即得GO；

(2)GO/PANI的制备：取步骤(1)制备的GO研磨成细粉置于水中超声30min后，加入过硫酸铵，继续超声30min，加入浓盐酸，搅拌均匀后，将得到的混合液倒入苯胺的四氯化碳溶液中，继续搅拌过夜，过滤，沉淀依次用无水乙醇、水洗涤，真空干燥即得所述GO/PANI复合材料。

步骤(1)中每150mL浓硫酸使用5.0g石墨粉，2.5g硝酸钠，15.0g高锰酸钾，去离子水150mL，5％双氧水溶液50mL。

步骤(2)中每150mg GO细粉使用水100mL，过硫酸铵11.4g，浓盐酸4.5mL，苯胺5.0mL，四氯化碳10.0mL。

本发明的另一实施方案提供上述GO/PANI复合材料，其特征在于所述GO/PANI复合材料的透射电镜图与图3(b)基本一致。

本发明的另一实施方案提供上述GO/PANI复合材料，其特征在于所述GO/PANI复合材料的XRD图与图2基本一致。

本发明的另一实施方案提供上述GO/PANI复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)GO的制备：-15至0℃条件下，向浓硫酸中加入石墨粉、硝酸钠、高锰酸钾，搅拌15min后，升温至30-35℃继续搅拌30min后，升温至90-95℃继续搅拌30min后，加入去离子水，继续反应3小时后，加入5％的双氧水溶液，继续反应1小时后，停止加热自然恢复至室温后，超声剥离1小时后，依次用5％盐酸溶液、无水乙醇、水进行离心洗涤后，真空干燥，即得GO；