一步法制備多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬環(huán)境工程材料領(lǐng)域，旨在發(fā)明一種制備多孔海藻酸鹽/石墨烯納米復(fù)合凝膠球吸附劑的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]海藻酸鈉是從褐藻類的海帶或馬尾藻中提取的一種天然多糖碳水化合物，能在二價鹽離子溶液中發(fā)生交聯(lián)形成凝膠，海藻酸鈉具有增稠性好、成膜性好、凝膠強度高、成絲性好等優(yōu)點，但由于比較面積較低，常通過與納米材料進行復(fù)合以提高吸附性能。
[0003]申請?zhí)枮?01310483262.3的專利一種氧化石墨烯多孔復(fù)合材料及其制備方法提出，將石墨烯、海藻酸鈉和明膠復(fù)合，能夠制備出性能優(yōu)良的多孔復(fù)合材料，但該專利中提及的多孔僅是材料本身具有的孔隙。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在發(fā)明一種一步法制備多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的方法。為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:
[0005](I)在酸性、堿性、或中性水溶液中，加入氧化石墨、海藻酸鈉和二價金屬碳酸鹽，通過超聲和攪拌直至形成均勾溶液；其中氧化石墨稀的濃度為0.1?20mg/mL，海藻酸鈉濃度為I?20mg/mL，碳酸I丐濃度為0.01?20mg/L。由于Mg2+不能使海藻酸鈉交聯(lián)形成凝膠，因此所述二價鹽離子可以是除了 Mg2+以外的所有二價鹽。
[0006](2)將所述混合溶液逐滴滴入酸溶液中，即可獲得多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球；其中酸相對于二價金屬碳酸鹽來說是過量的。酸可以是鹽酸、硫酸、硝酸等所有酸溶液，但鹽酸造孔效果最佳。原理:
[0007]在本發(fā)明中，利用二價金屬碳酸鹽與酸(推薦的是鹽酸)反應(yīng)生成二價金屬離子和二氧化碳，其中產(chǎn)物中的二價金屬離子是海藻酸鈉的交聯(lián)劑，產(chǎn)物中生成的氣體二氧化碳能夠使凝膠球產(chǎn)生大量孔隙，進一步提高了材料的比表面積，且一步即可制得，過程簡單、綠色環(huán)保，易于擴大生產(chǎn)。
[0008]本發(fā)明一步法制備多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的方法，可作為一種多孔海藻酸鹽/石墨烯納米復(fù)合凝膠球吸附劑。制得的多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的比表面積和吸附性能高于同條件下非制孔的凝膠球，性能的提升程度隨二價金屬碳酸鹽含量的增大而增大。
[0009]本發(fā)明的有益效果在于:
[0010]①本發(fā)明工藝簡單，一步法同時實現(xiàn)了形成凝膠和造孔，易于推廣。
[0011]②本發(fā)明所得多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球比非造孔的凝膠球比表面積更高、吸附性能更好。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明所制備的多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球。
【具體實施方式】
[0013]下面的實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是限制本發(fā)明的范圍。
[0014]實施例1
[0015]取三個燒杯。每個燒杯中加入40mg氧化石墨和20mL蒸饋水，超聲6h至溶液均勾，獲得2mg/mL氧化石墨烯溶液。分別向每個溶液中溶解20mg海藻酸鈉，機械攪拌Ih至形成均勻溶液，然后分別向三個燒杯中加入0.1、1、1mg碳酸鈣，機械攪拌Ih至形成均勻的氧化石墨烯/海藻酸鈉溶液。
[0016]另取三個燒杯，均配置20%的HCl溶液，用蠕動栗分別向上述三個燒杯中的氧化石墨烯/海藻酸鈉溶液逐滴滴入HCl溶液，即可獲得多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球。
[0017]經(jīng)BET測試，隨碳酸鈣濃度升高，三個燒杯中中的凝膠球的比表面積依次是4.5、13.7,25.lm2/g。在亞甲基藍初始濃度為1500mg/L時，隨碳酸鈣濃度升高，吸附量依次是962、1126、1382mg/g。由此可知，制得的多孔海藻酸鹽_石墨稀納米復(fù)合凝膠球的比表面積和吸附性能高于同條件下非制孔的凝膠球，性能的提升程度隨二價金屬碳酸鹽含量的增大而增大。
[0018]實施例2
[0019]取三個燒杯，分別向三組燒杯中加入40mg、80mg、160mg氧化石墨和20mL蒸饋水，超聲6h至溶液均勾，獲得2mg/mL、4mg/mL、8mg/mL氧化石墨稀溶液，分別向每個溶液中溶解20mg海藻酸鈉和20mg碳酸鋇，機械攪拌Ih至形成均勻溶液。另取三組燒杯，均配置20%的HCl溶液，即可獲得多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球。
[0020]實施例3
[0021]取三個燒杯，分別加入40mg氧化石墨和20mL蒸饋水，超聲6h至溶液均勾，獲得2mg/mL氧化石墨烯溶液，分別向每個溶液中溶解1、10、20mg海藻酸鈉，機械攪拌Ih至形成均勻溶液，然后分別加入1mg碳酸鈣，機械攪拌Ih至形成均勻溶液。
[0022]另取三個燒杯，均配置20%的HCl溶液，用蠕動栗將氧化石墨烯/海藻酸鈉溶液逐滴滴入HCl溶液，即可獲得多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球。
[0023]實施例4
[0024]取三個燒杯，分別加入40mg氧化石墨和20mL蒸饋水，超聲6h至溶液均勾，獲得2mg/mL氧化石墨烯溶液，分別向每個溶液中溶解1、10、20mg海藻酸鈉，機械攪拌Ih至形成均勻溶液，然后分別加入1mg碳酸鋅，機械攪拌Ih至形成均勻溶液。
[0025]另取三個燒杯，均配置80%的HCl溶液，用蠕動栗將氧化石墨烯/海藻酸鈉溶液逐滴滴入HCl溶液，即可獲得多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球。
[0026]實施例5
[0027]取三個燒杯，分別加入40mg氧化石墨和20mL蒸饋水，超聲6h至溶液均勾，獲得2mg/mL氧化石墨烯溶液，分別向每個溶液中溶解1、10、20mg海藻酸鈉，機械攪拌Ih至形成均勻溶液，然后分別加入Img碳酸鍶，機械攪拌Ih至形成均勻溶液。
[0028]另取三個燒杯，均配置20%的HCl溶液，用蠕動栗將氧化石墨烯/海藻酸鈉溶液逐滴滴入HCl溶液，即可獲得多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球。
[0029]實施例6
[0030]取三個燒杯，分別加入80mg氧化石墨和20mL蒸饋水，超聲6h至溶液均勾，獲得4mg/mL氧化石墨烯溶液，分別向每個溶液中溶解1、10、20mg海藻酸鈉，機械攪拌Ih至形成均勾溶液，然后分別加入1mg碳酸鋇，機械攪拌Ih至形成均勾溶液。
[0031]另取三個燒杯，均配置20%的HCl溶液，用蠕動栗將氧化石墨烯/海藻酸鈉溶液逐滴滴入HCl溶液，即可獲得多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球。
[0032]通過二價金屬碳酸鹽對藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球進行造孔，制得的多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的比表面積和吸附性能高于同條件下非制孔的凝膠球，性能的提升程度隨二價金屬碳酸鹽含量的增大而增大，制備過程簡單環(huán)保，易于進行批量化生產(chǎn)。
【主權(quán)項】
1.一種一步法制備多孔海藻酸鹽-石墨稀納米復(fù)合凝膠球的方法，其特征在于具體步驟如下: (1)向水中入氧化石墨烯、海藻酸鈉和二價金屬碳酸鹽，通過超聲和攪拌直至形成均勻溶液；其中氧化石墨稀的濃度為0.1?20mg/mL，海藻酸鈉濃度為I?20mg/mL，二價金屬碳酸鹽濃度為0.0l?20mg/L ； (2)將所述混合溶液逐滴滴入酸性溶液中，溫度為18°C?100°C，即可獲得多孔海藻酸鹽-石墨稀納米復(fù)合凝膠球。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的方法，其特征在于:由于Mg2+不能使海藻酸鈉交聯(lián)形成凝膠，因此所述二價金屬碳酸鹽中的二價金屬鹽離子可以是除了 Mg2+以外的所有二價鹽。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的方法，其特征在于:酸可以是鹽酸、硫酸、硝酸等所有酸溶液，但鹽酸造孔效果最佳。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的方法，其特征在于:所述的第二步驟中，酸相對于二價金屬碳酸鹽來說是過量的。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一步法制備多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的方法，其特征在于:制得的多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的比表面積和吸附性能高于同條件下非制孔的凝膠球，性能的提升程度隨二價金屬碳酸鹽含量的增大而增大。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種一步法制備多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球的方法。包括：在酸性、堿性或中性水溶液中，加入氧化石墨烯、海藻酸鈉和二價金屬碳酸鹽，通過超聲和攪拌形成均勻混合溶液。將上述溶液逐滴滴入酸性溶液中，溫度為18℃～100℃，即可獲得多孔海藻酸鹽-石墨烯納米復(fù)合凝膠球。本發(fā)明制備的多孔海藻酸鹽-石墨烯復(fù)合凝膠球比不造孔的凝膠具有更高的比表面積，進一步提高了材料在吸附領(lǐng)域的應(yīng)用前景。
【IPC分類】B01J20/22, B01J20/28, B01J20/30
【公開號】CN105214611
【申請?zhí)枴緾N201510581676
【發(fā)明人】馬杰, 莊媛, 陳君紅
【申請人】同濟大學(xué)
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2015年9月14日