The invention relates to the field of the synthesis of new graphene three-dimensional materials and the field of water treatment. It is a preparation method and application of high strength graphene oxide aerogel. It is characterized by the use of graphene oxide as precursor, polyethylenimine (PEI) as crosslinking agent and nitrogen source. Sodium alginate (SA) is used as reinforcing material. A high strength graphene aerogel adsorption material is prepared by a mild sol-gel method. The material is used for adsorption of Cr (VI), and has high efficiency adsorption and regeneration. Excellent performance has certain practical significance in the field of water treatment.
【技术实现步骤摘要】
一种高强度石墨烯气凝胶吸附材料、制备方法及其应用
本专利技术涉及石墨烯气凝胶
,具体涉及一种高强度石墨烯气凝胶吸附材料、制备方法及其应用。
技术介绍
随着科技的发展,工农业迅速发展,城市化进程迅速加快,水污染问题愈演愈烈,成为一个严肃的社会性话题,水污染严重破坏生态系统且威胁着人类健康,因此,提高污水处理技术和开发新型高效水处理材料显得尤为重要。石墨烯是由碳原子以sp2杂化轨道形成的六边形以蜂窝状周期性排列的新型碳材料,由于其具有独特的力学性能、优良的导电性能以及巨大的比表面积等优点而广受关注。近几年,随着越来越多的科研工作者投身石墨烯研究工作,一种“自下而上”的方法成功将2D石墨烯片层自组装得到三维网状交联结构的宏观材料,这种方法被一致认为是解决二维石墨烯材料缺陷的有效途径,3D石墨烯材料应运而生。3D石墨烯材料由于其(1)多孔隙结构;(2)较大的比表面积;(3)易于分离回收等优点被认为是水处理的一种理想材料。目前研究最多的三维石墨烯材料主要包括石墨烯气凝胶(GA)、石墨烯水凝胶(GH)、石墨烯海绵以及石墨烯泡沫等。然而,现阶段的技术制备出的3D石墨烯材料往往由于其力学性能差,导致其不易再生等问题突出,在很大程度上限制了其在水处理中的高效回收利用。因此,有效提高3D石墨烯材料的机械性能显得尤为重要。
技术实现思路
针对现有技术存在3D石墨烯材料机械性能较差等不足,本专利技术提供一种高强度氧化石墨烯气凝胶的制备方法,以氧化石墨烯水溶液为前驱体,以氧化石墨烯为前驱体,聚乙烯亚胺(PEI)作为交联剂和氮源,海藻酸钠(SA)作为增强材料,通过一种温和的溶胶凝胶 ...
【技术保护点】
1.一种高强度氧化石墨烯气凝胶吸附材料,其特征在于,包括由氧化石墨烯片层组成的气凝胶骨架、包覆在氧化石墨烯片层表面的海藻酸钠包覆层、以及在氧化石墨烯片层间形成连结点的聚乙烯亚胺/海藻酸钠互穿网络连结点。
【技术特征摘要】
1.一种高强度氧化石墨烯气凝胶吸附材料,其特征在于,包括由氧化石墨烯片层组成的气凝胶骨架、包覆在氧化石墨烯片层表面的海藻酸钠包覆层、以及在氧化石墨烯片层间形成连结点的聚乙烯亚胺/海藻酸钠互穿网络连结点。2.一种高强度氧化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:1)将氧化石墨烯的水分散液与包括聚乙烯亚胺PEI、及海藻酸钠SA的水溶液混合均匀,反应得到复合石墨烯水凝胶;2)将步骤1)得到的复合石墨烯水凝胶浸泡在氯化钙的水溶液中,令海藻酸钠交联得到具有互穿网络结构的水凝胶;3)透析步骤2)得到的具有互穿网络结构的水凝胶,冷冻干燥,得到高强度氧化石墨烯气凝胶吸附材料。3.根据权利要求2所述的一种高强度氧化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法,其特征在于,氧化石墨烯的水分散液由包括以下步骤的方法得到:将氧化石墨溶于去离子水中进行超声处理,得到分散均匀的氧化石墨烯分散液;所得氧化石墨烯分散液的浓度为1~20mg/mL。4.根据权利要求2所述的一种高强度氧化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法,其特征在于,包括聚乙烯亚胺PEI、及海藻酸钠SA的水溶液由包括以下步骤的方法得到:将一定量的聚乙烯亚胺和一定量的海藻酸钠溶于去离子水中,充分搅拌得到混合均匀的PEI/SA混合液;所得混合溶液中PEI浓度为5~100mg/mL,SA浓度为5~100mg/mL。5.根据权利要求2所述的一种高强度氧化石墨烯气凝胶吸附材料的制备方法,其特征在于:所述步骤1)中,包含氧化石墨烯、聚乙烯亚胺PEI、及海藻酸钠SA的水分散液的反应温度为20~100℃,反应...
【专利技术属性】
技术研发人员:王学川,魏菲,李季,
申请(专利权)人:陕西科技大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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