一種去除水溶液中四環素的石墨烯碳納米管復合吸附材料的制備方法技術

本發明專利技術涉及一種去除水溶液中四環素的石墨烯碳納米管復合吸附材料的制備方法，包括以下步驟：將一定量的氧化石墨樣品分散于去離子水中，放入超聲清洗劑中超聲6-10h，向上述溶液中加入抗壞血酸，超聲；再將一定量碳納米管和10ml去離子水混合超聲2h后，與上述溶液混合后，再超聲0.5-1h，最后取一定量的混合液置于小燒杯中，80℃下水浴處理10-14h，最后蒸餾水浸泡即可得到石墨烯碳納米管復合水凝膠，冷凍干燥即得到對應氣凝膠；本發明專利技術通過層層自組裝的方法得到了石墨烯碳納米管復合氣凝膠，避免了石墨烯和碳納米管粉體的納米毒性，制備出高效吸附水溶液中抗生素的新納米材料，該制備工藝簡單、條件易控、成本低廉、適于大規模、批量生產。

【技術實現步驟摘要】
[
]本專利技術屬于納米材料與環境科學
，具體地說是一種去除水溶液中四環素的石墨烯碳納米管復合吸附材料的制備方法。[
技術介紹
]隨著經濟的發展和科技的進步，抗生素不斷革新換代，在改變人們生活方式的同時，它們的市場也趨于過飽和。抗生素使用于人體、畜牧業，同樣作為生長促進劑應用于養蜂業、水產業、農業等，但在為人類文明帶來巨大利益的同時，在其制造運輸及使用的過程中會有或多或少的損失，并且抗生素使用后大部分沒有被利用，抗生素也屬于生物難降解物質，使大量的抗生素類污染物進入水環境中，對水環境造成嚴重污染，破壞了生態系統，危及人體健康。四環素由于作用譜廣，價格低，被廣泛應用于人類和獸藥，已經成為世界第二大應用最廣泛的抗生素，也已成為人類社會可持續發展所面臨的重要環境問題。吸附法是一種設備投資小，操作簡單，快速且易于廣泛應用的去除水中四環素的方法。目前，四環素去除所用的吸附劑吸附容量有待提高，吸附速率有待加快，且存在制備工藝繁雜、不適于大規模批量生產等技術問題。[
技術實現思路
]本專利技術的目的就是要解決上述的不足而提供一種去除水溶液中四環素的石墨烯碳納米管復合吸附材料的制備方法，對四環素具有較高的吸附性能，吸附平衡的時間短，解決了傳統的制備工藝繁雜、不適于大規模批量生產等技術問題。為實現上述目的設計一種去除水溶液中四環素的石墨烯碳納米管復合吸附材料的制備方法，包括以下步驟：1)稱量配制2mg/ml的氧化石墨溶液，超聲剝離得到氧化石墨烯；2)向上述溶液加入一定量的抗壞血酸，超聲一定時間；3)將一定量碳納米管和10ml去離子水混合超聲2h后，與步驟2)所得溶液混合，再次超聲0.5-1h；4)將步驟3)所得混合液轉移至燒杯中，80℃下水浴反應10-14h，再將得到的材料用去離子水浸泡，即可制得石墨烯碳納米管復合水凝膠，冷凍干燥后，即得到石墨烯碳納米管復合氣凝膠。步驟1)中，將2mg/ml的氧化石墨溶液，搖勻直到形成均一的黃棕色分散液，放入超聲波清洗器中超聲處理6-10h得到氧化石墨烯。步驟2)中，抗壞血酸加入后，攪拌均勻后超聲15min。本專利技術同現有技術相比，具有如下優點：(1)本專利技術充分利用石墨烯和碳納米管獨特的物理、化學特性，通過水熱層層自組裝的方法將二維的石墨烯、碳納米管變成三維的石墨烯碳納米管復合宏觀體，從而提高其對水溶液中四環素抗生素的吸附性能；(2)本專利技術在制備過程時不產生對環境有污染的副產物，并且僅采用常規化學試劑抗壞血酸，其原料簡單易得，成本低廉，適于大批量生產；(3)本專利技術制備工藝簡單、條件易控，適于大批量生產，處理過程中還原氧化石墨烯使其具有石墨烯結構，同時得到三維石墨烯材料，簡化了吸附材料的后處理，制備出高效的吸附水溶液中四環素抗生素的新型吸附材料；(4)解決了傳統的制備工藝繁雜、不適于大規模批量生產等技術問題，對四環素具有較高的吸附性能，吸附平衡的時間短，制得推廣應用。[具體實施方式]本專利技術提供了一種去除水溶液中四環素的石墨烯碳納米管復合吸附材料的制備方法，包括以下步驟：1)稱量配制2mg/ml的氧化石墨溶液，將其搖勻直到形成均一的黃棕色分散液，放入超聲波清洗器中超聲處理6-10h得到氧化石墨烯；2)向上述溶液加入一定量的抗壞血酸，攪拌均勻后超聲15min；3)將一定量碳納米管和10ml去離子水混合超聲2h后，與步驟2)所得溶液混合，再次超聲0.5-1h；4)將步驟3)所得混合液轉移至燒杯中，80℃下水浴反應10-14h，再將得到的材料用去離子水浸泡，即可制得石墨烯碳納米管復合水凝膠，冷凍干燥后，即得到石墨烯碳納米管復合氣凝膠。本專利技術通過水熱處理將碳納米管與石墨烯復合在一起，其明確的吸附對象為四環素；將氧化石墨水溶液用連續的超聲剝離制備氧化石墨烯；其反應過程在較溫和條件下進行，水凝膠制備過程中，氧化石墨在去離子水溶液中攪拌使之均勻分散于其中，隨后加入抗壞血酸，并且有充分的反應時間10-14小時；反應最后又用去離子水浸泡石墨烯碳納米管水凝膠，將其中殘留的抗壞血酸置換出來，降低了材料中雜質的含量。該制備方法所得到的吸附水溶液中四環素抗生素的石墨烯碳納米管復合三維宏觀材料，避免了石墨烯或碳納米管的納米毒性，同時將其做成三維宏觀體，在吸附的后處理中也較簡便。本專利技術的技術原理為：石墨烯既是最薄的材料，也是最強韌的材料，是目前自然界最薄、強度最高的材料，比表面積高達2630m2/g，表面的缺陷也使得對其改性變得簡單；碳納米管已經是一種較成熟的優良的吸附材料，其與石墨烯復合后的材料具有更多的吸附活性位點，使其對污染物具有較高的親和性和選擇性吸附的能力，成為一種理想的候選吸附材料。同時也避免了石墨烯和碳納米管的納米毒性。制備得到石墨烯碳納米管三維材料同時對于抗生素污染物又具有良好吸附性能的新型石墨烯碳納米管復合吸附材料，也是一個亟待解決的重要問題。本專利技術充分利用石墨烯和碳納米管獨特的物理、化學特性，通過還原氧化石墨烯同時使其與碳納米管自組裝制備得到三維石墨烯碳納米管復合宏觀體提高其對水溶液中四環素抗生素的吸附性能。下面結合具體實施例對本專利技術作以下進一步說明：實施例1一種去除水溶液中四環素的石墨烯碳納米管復合吸附材料，通過如下步驟的方法制備而成：將一定量的2mg/ml的氧化石墨溶液，超聲6-10h得到氧化石墨烯，之后再加入一定量的抗壞血酸，攪拌均勻后超聲15min。其后將一定量碳納米管和10ml去離子水混合超聲2h后，與上述溶液混合后，再超聲0.5-1h，其后再將混合液轉移至一定體積的燒杯中，80℃水浴10-14h，再將得到的材料用去離子水浸泡即可得到石墨烯碳納米管復合水凝膠，冷凍干燥后即得到復合氣凝膠。對照實施例1未復合碳納米管的石墨烯三維氣凝膠的制備，具體步驟如下：將一定量的2mg/ml的氧化石墨溶液，超聲6-10h得到氧化石墨烯，之后加入一定量的抗壞血酸，攪拌均勻后超聲0.5-1h。其后再將該溶液轉移至一定體積的燒杯中，80℃水浴10-14h，再將得到的材料用去離子水浸泡即可得到石墨烯水凝膠，冷凍干燥后即得到石墨烯氣凝膠。應用實施例1將一顆實施例1所得的用于去除四環素的三維石墨烯碳納米管氣凝膠吸附劑(3.6mg)和50mL濃度為100mg/mL的四環素水溶液加入到250mL樣品瓶中，放入恒溫搖床在室溫下以180rmin-1勻速振蕩，然后每隔一段時間取樣，并用<本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種去除水溶液中四環素的石墨烯碳納米管復合吸附材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：1)稱量配制2mg/ml的氧化石墨溶液，超聲剝離得到氧化石墨烯；2)向上述溶液加入一定量的抗壞血酸，超聲一定時間；3)將一定量碳納米管和10ml去離子水混合超聲2h后，與步驟2)所得溶液混合，再次超聲0.5?1h；4)將步驟3)所得混合液轉移至燒杯中，80℃下水浴反應10?14h，再將得到的材料用去離子水浸泡，即可制得石墨烯碳納米管復合水凝膠，冷凍干燥后，即得到石墨烯碳納米管復合氣凝膠。

【技術特征摘要】
1.一種去除水溶液中四環素的石墨烯碳納米管復合吸附材料的制備方法，其特
征在于，包括以下步驟：
1)稱量配制2mg/ml的氧化石墨溶液，超聲剝離得到氧化石墨烯；
2)向上述溶液加入一定量的抗壞血酸，超聲一定時間；
3)將一定量碳納米管和10ml去離子水混合超聲2h后，與步驟2)所
得溶液混合，再次超聲0.5-1h；
4)將步驟3)所得混合液轉移至燒杯中，80℃下水浴反應10-14h，
...

【專利技術屬性】
技術研發人員：于飛，李勇，孫賽楠，韓生，王娟，
申請(專利權)人：上海應用技術學院，
類型：發明
國別省市：上海;31