[发明专利]一种醇桥联增强多孔羟基氧化铁-石墨烯纳米复合水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种醇桥联增强多孔羟基氧化铁‑石墨烯纳米复合水凝胶及其制备方法与应用。它的制备方法，包括如下步骤：1)将氧化石墨烯、铁盐和溶剂混合，得到混合溶液；2)将步骤1)得到的所述混合溶液加热至凝胶成型，即得到醇桥联增强多孔羟基氧化铁‑石墨烯纳米复合水凝胶。本发明制备方法简单，且制备中避免了有毒试剂的使用，所得凝胶具有高比表面积和污染物去除性能，易于固液分离，能用于环境污染治理。

技术领域

本发明涉及一种醇桥联增强多孔羟基氧化铁-石墨烯纳米复合水凝胶及其制备方法与应用，属于环境功能凝胶研究技术领域。

背景技术

近年来，具有高比表面积和易分离的性能三维纳米材料因具有优异的特性吸附和催化而成为研究热点。针铁矿(α-FeOOH)具有低成本和高稳定性的优势，但是，铁纳米粒子容易团聚，并且难于从水中分离。此外，当α-FeOOH作为催化剂时会因光生载流子的快速重组而降低对污染物的去除效率。因此，为α-FeOOH寻找合适的载体十分重要，而载体性质如结晶度、形貌和表面积对产物的理化性质有很大影响。因此，具有优异的机械、电学及热性能的石墨烯凝胶成为了纳米铁的良好载体。例如申请号为201310014878.6的专利公开了一种石墨烯负载菱面体氧化铁复合材料及其水热合成方法，将石墨烯氧化物前驱体、铁盐和乙酸钠进行水热反应，所得复合材料可逆容量高、循环性能好，是一种非常具有研究价值的锂离子电池负极材料。

发明内容

本发明的目的是提供一种醇桥联增强多孔羟基氧化铁-石墨烯纳米复合水凝胶及其制备方法与应用，本发明制备方法简单，且制备中避免了有毒试剂的使用，所得凝胶具有高比表面积和污染物去除性能，易于固液分离，能用于环境污染治理。

本发明提供的一种醇桥联增强多孔羟基氧化铁-石墨烯纳米复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：1)将氧化石墨烯、铁盐和溶剂混合，得到混合溶液；

2)将步骤1)得到的所述混合溶液加热至凝胶成型，即得到醇桥联增强多孔羟基氧化铁-石墨烯纳米复合水凝胶。

上述的制备方法中，所述氧化石墨烯和所述铁盐的质量比可为1：0.001～1000，具体可为1:2.781、1:5.561、1:6.951、1:11.122、1：1～100或1：0.01～500。

上述的制备方法中，所述加热的温度可为50℃～300℃，具体可为80℃、120℃、180℃、80℃～120℃、80℃～180℃、120℃～180℃或100℃～200℃，时间可为8～48h，具体可10h、24h、10～48h、24～48h、10～24h或10～40h。

上述的制备方法中，所述溶剂包括水和/或醇溶液；

所述氧化石墨烯和所述溶剂的固液比可为1：0.01～10g/L，具体可为1：0.2g/L、1：0.4g/L、1：0.1g/L、1：0.1～0.4g/L或1：0.01～5g/L。

上述的制备方法中，所述醇溶液选自甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊二醇、乙二醇、丙三醇、苯甲醇和聚乙烯醇中的至少一种。

上述的制备方法中，当所述溶剂为水和醇溶液的混合溶液时，所述水和所述醇溶液的体积比可为1：0.001～1000，具体可为7:1、3:1、1:1、1:3、1：0.1～3、1：0.01～500或1：0.01～800。

上述的制备方法中，所述铁盐为二价铁盐和/或三价铁盐；

所述二价铁盐选自FeCl₂、Fe(NO₃)₂和FeSO₄中的至少一种；

所述三价铁盐选自FeCl₃、Fe(NO₃)₃和Fe₂(SO₄)₃中的至少一种。