[发明专利]一种可吸附水中污染物的氧化石墨烯磁性介孔氧化硅复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种氧化石墨烯与磁性介孔氧化硅微球间通过化学键合相互作用的复合材料的制备方法。本发明磁性颗粒采用水热法备，经过酸超声处理后，采用溶胶凝胶方法先包被一层较薄的氧化硅壳层，然后利用长链烷烃作为致孔剂，在溶胶凝胶反应中，与TEOS发生共聚，再通过热刻蚀除去致孔剂，从而得到了表面带有一定羟基的磁性介孔氧化硅颗粒。对其进行PEI表面修饰，利用PEI与硅羟基的强相互作用；最后，采用EDC活化氧化石墨烯上的羧基，与PEI上的胺基反应，从而得到了氧化石墨烯磁性介孔氧化硅复合材料。该制备方法简便，可控，且容易放量制备。该复合材料具有大的比表面积和良好的磁可操控性，且可以利用表面的基团同时吸附腐殖酸和重金属离子Pb(II)。

主权项

一种可吸附水中污染物的氧化石墨烯磁性介孔氧化硅复合材料的制备方法，其特征在于具体步骤如下：（1） 磁性颗粒种子的制备：使用水热法制备磁性颗粒，在乙二醇溶剂中，加入稳定剂和铁盐，混合后，加入碱，在不锈钢聚四氟乙烯内胆的反应釜中，加热到180‑210℃，反应8‑72小时，自然冷却到室温后，产物用乙醇和水各洗三次，得到无机磁性颗粒；控制铁盐占总体系的质量百分比为1.5‑2.5%，稳定剂的占总体系的质量百分比在5‑15%；将无机磁性颗粒在1‑2M的酸中，超声作用5‑20min，用去离子水洗涤至中性，即得到了可以用于后续包硅的磁性颗粒；（2） 磁性介孔氧化硅复合微球的制备及PEI修饰：在体积比为10/90‑40/60的水/乙醇混合溶剂中，加入碱作为催化剂，加入150mg的步骤(1)得到的磁性颗粒，超声分散，加入TEOS，机械搅拌反应8‑24h；反应结束后，用去离子水反复洗涤去除体系中未充分反应的试剂；得到整个体系按照质量计算，磁性微球占0.15~0.5 %，碱液占1.5~1.8 %，乙醇/水混合溶剂占96.0~98.0 %，正硅酸烷基酯占0.05~0.1 %，其总质量满足100%； (2.2) 以步骤(2.1)得到的微球为种子，在体积比为10/90‑40/60的水/乙醇混合溶剂中，加入所述微球，超声分散，加入分散有正硅酸烷基酯和致孔剂长链烷烃的乙醇中，加碱，机械搅拌反应8‑24h；醇洗涤3次，水洗1‑2次后，放入坩埚中，在350‑600℃下加热8‑12h；得到磁性介孔氧化硅复合微球；将该微球超声分散在甲醇中，甲醇加入量为微球质量60‑100%，加入占微球质量50‑200%的PEI，机械搅拌30‑180min，使用甲醇洗涤2次，水洗3次，修饰完毕；（3）氧化石墨烯基复合材料的制备：将氧化石墨烯在水中超声作用1‑3h，得到棕黄色的均匀液体，加入碳二亚胺（EDC），活化3‑8min，加入步骤(2)得到的修饰过的磁性介孔氧化硅复合微球，机械搅拌1.5‑4h后，磁分离，水洗3‑5次；得到复合材料。