一种氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的制备方法及其应用技术

本发明专利技术属于纳米功能网膜材料制备工艺技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯复合钴氧化物负载网膜的制备方法；具体步骤：将氯化钴溶于乙醇溶液，得到氯化钴乙醇溶液；加入石墨烯，超声震荡，得到混合溶液；然后，将不锈钢网适当剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理；再将处理过的不锈钢网，浸入氯化钴乙醇溶液中，取出不锈钢网在酒精灯外焰下进行燃烧，得到氧化石墨烯复合钴氧化物负载网膜的双功能材料；重复操作，实现层层自组装；本发明专利技术所使用的氯化钴经氧化成为具有催化功能的四氧化三钴，它既能实现催化性能，又增加了网膜表面的粗糙度，同时实现了催化和油水分离双功能，具有优良的综合性能。

Preparation and Application of Graphene Oxide/Cobalt Oxide Composite Membrane

The invention belongs to the technical field of preparing nano-functional reticulum material, and specifically relates to a preparation method of graphene oxide composite cobalt oxide loaded reticulum membrane; the specific steps are as follows: dissolving cobalt chloride in ethanol solution to obtain cobalt chloride ethanol solution; adding graphene and ultrasonic vibration to obtain mixed solution; and then, after proper cutting of stainless steel mesh, putting acetone and ethanol in turn. The treated stainless steel mesh is then immersed in the cobalt chloride ethanol solution, the stainless steel mesh is taken out and burned under the external flame of the alcohol lamp to obtain the bifunctional material of graphene oxide composite cobalt oxide supported mesh film, and the layer-by-layer self-assembly is realized by repeated operation. The cobalt chloride used in the present invention is oxidized into cobalt tetroxide with catalytic function, which can not only be used for the preparation of graphene oxide composite cobalt oxide The catalytic performance is realized, and the surface roughness of the omentum is increased. At the same time, the dual functions of catalysis and oil-water separation are realized, which has excellent comprehensive performance.

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的制备方法及其应用
本专利技术属于纳米功能网膜材料制备工艺
，具体涉及一种氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的制备方法及其应用。
技术介绍
近年来，漏油事故频繁发生，人类生产生活中含油废水任意排放，又含有多种难降解抗生素，对环境造成了严重污染，威胁人类健康。因此，寻找一种高效的油水分离手段来处理污水具有重要意义。膜分离技术因其操作简便、分离效率高、能耗低等独到之处，在油水分离中有广阔前景。分离膜是一种特殊的、具有选择性透过功能的薄层物质；液体净化膜通常分为两大类：多孔和无孔；次级分类为：微滤、超滤、纳滤、和反渗透。无机膜材料可以承受高温和宽的pH值范围，而且其化学惰性高，生物耐受性强，适用温度范围广。受荷叶、鱼鳞等启发，研究得到许多油水分离膜材料，其中超亲水-水下超疏油膜材料因分离效果良好，受到研究者广泛关注。但是，目前超亲水-水下超疏油膜材料的研究还存在制备过程复杂、机械性能和化学稳定性差及使用寿命短等问题亟待解决；而且制备得到的膜材料，存在负载物质不稳定等问题。基于传统的油水分离的方法存在耗时长、能耗高、设备要求复杂等缺点，且功能化单一，无法同时实现油水分离和抗生素催化降解双功能，探索和发展一种更为有效的同步双功能材料具有重要的意义。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷，本专利技术旨在解决上述问题之一；本专利技术采用燃烧法、层层自组装法制备氧化石墨烯复合钴氧化物负载的网膜，将该网膜放在动态水处理的流程中，可以实现污水中有机污染物的去除以及油水分离。为了实现以上目的，本专利技术采用的技术方案具体为：一种氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的制备方法，按照下述步骤进行：(1)将氯化钴溶于乙醇溶液，得到一定浓度的氯化钴乙醇溶液；加入石墨烯，超声震荡，得到混合溶液；(2)将不锈钢网剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理；(3)将步骤(2)处理过的不锈钢网，浸入步骤(1)配置的氯化钴乙醇溶液中一段时间，然后取出不锈钢网进行燃烧，得到氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的双功能材料；重复操作，实现层层自组装。优选的，步骤(1)中，氯化钴乙醇溶液中，氯化钴的质量百分浓度为1％～5％。优选的，步骤(1)中，石墨烯与氯化钴的质量比为0.125～1：10。优选的，步骤(1)中，超声震荡时间为60min～120min。优选的，步骤(2)中，所述超声处理的时间为60min～120min。优选的，步骤(3)中，所述一段时间为30s～60s。优选的，步骤(3)中，燃烧时间为40s～60s。有益效果：(1)本专利技术的实验操作方法简单，实验器材单一；并且满足了本实验低成本，高性能的要求。(2)本专利技术所使用的氯化钴经氧化成为具有催化功能的四氧化三钴，它既能实现催化性能，又增加了网膜表面的粗糙度，同时实现了催化和油水分离双功能，具有优良的综合性能。(3)本专利技术一步完成金属离子的氧化，合成方法简单易行，合成材料性能优异，适于推广使用。(4)GO表面富含含氧官能团适宜与金属氧化物结合，通过层层自组装工艺，可以使得负载物更加牢固，同时结合了石墨烯的亲水催化性能使得材料功能化更好。附图说明图1为实施例1中制备的氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的电镜扫描图。图2为实施例2中制备的氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的电镜扫描图图3为实施例1中制备的氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜实现层层自组装后，材料表面的水下接触角。图4为实施例1中制备的氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜对不同油污染物的膜通量和分离效率图，其中a为环己烷，b为柴油，c为甲醛，d为正己烷，e为甲苯。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步描述：实施例1：(1)将氯化钴溶于乙醇溶液，氯化钴乙醇溶液的质量百分浓度为1％；加入石墨烯，墨烯与氯化钴的质量比为0.125：10，超声震荡60min，得到混合溶液；(2)将不锈钢网适当剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理60min；(3)将步骤(2)处理过的不锈钢网，浸入步骤(1)配置的氯化钴乙醇溶液中40s，然后取出不锈钢网在酒精喷灯下进行燃烧40s，得到氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的双功能材料；重复操作，实现层层自组装。(4)实现油水分离与机污染物的催化降解：将氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的双功能材料固定在聚四氟乙烯法兰槽内，组装油水分离装置，将过硫酸盐(10mmol/L)加入含油和有机染料的废水中，模拟抗生素和有机污染物，其中水中含有的有机污染物罗丹明B(浓度为25mg/L)，将油水混合物倒入槽内，且当该水溶液通过法兰后，流出的液体为无色水溶液。通过液体紫外分析，发现罗丹明B的含量极低，8min后检测不到，说明该网膜不仅有油水分离功能，且同时兼具催化降解罗丹明B性能。实施例2：(1)将氯化钴溶于乙醇溶液，氯化钴乙醇溶液的质量百分浓度为3％；加入石墨烯，墨烯与氯化钴的质量比为0.3：10，超声震荡80min，得到混合溶液；(2)将不锈钢网适当剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理90min；(3)将步骤(2)处理过的不锈钢网，浸入步骤(1)配置的氯化钴乙醇溶液中30s，然后取出不锈钢网在酒精喷灯下进行燃烧50s，得到氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的双功能材料；重复操作，实现层层自组装。(4)实现油水分离与机污染物的催化降解：将氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的双功能材料固定在聚四氟乙烯法兰槽内，组装油水分离装置，将过硫酸盐(10mmol/L)加入含油和有机染料的废水中，模拟抗生素和有机污染物，其中水中含有的有机污染物亚甲基蓝(浓度为25mg/L)，将油水混合物倒入槽内，且当该水溶液通过法兰后，流出的液体为无色水溶液。通过液体紫外分析，检测不到亚甲基蓝成分，说明该网膜不仅有油水分离功能，且同时兼具催化降解亚甲基蓝性能。实施例3：(1)将氯化钴溶于乙醇溶液，氯化钴乙醇溶液的质量百分浓度为5％；加入石墨烯，墨烯与氯化钴的质量比为1：10，超声震荡120min，得到混合溶液；(2)将不锈钢网适当剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理120min；(3)将步骤(2)处理过的不锈钢网，浸入步骤(1)配置的氯化钴乙醇溶液中60s，然后取出不锈钢网在酒精喷灯下进行燃烧60s，得到氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的双功能材料；重复操作，实现层层自组装。(4)实现油水分离与机污染物的催化降解：将氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的双功能材料固定在聚四氟乙烯法兰槽内，组装油水分离装置，将过硫酸盐(10mmol/L)加入含油和有机染料的废水中，模拟抗生素和有机污染物，其中水中含有的有机污染物亚甲基蓝(浓度为25mg/L)，将油水混合物倒入槽内，且当该水溶液通过法兰后，流出的液体为无色水溶液。通过液体紫外分析，检测不到亚甲基蓝成分，说明该网膜不仅有油水分离功能，且同时兼具催化降解亚甲基蓝性能。图1为实施例1中制备的氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的双功能材料的电镜扫描图，可以明显观察到钴氧化物，其粒径属于微米级，在不锈钢网膜表面的分布呈现不规则状态，有效地增加了网膜表面的粗糙度，同时看到氧化石墨烯均匀分布其中，既提高了双功能性，又提高了负载物的牢固性。图2为实施例2中制备的氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的双功能材料的电镜扫描图，可以观察到，产生的钴氧化物均匀分散在网膜表面。与图1相比，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的制备方法及其应用，其特征在于，步骤如下：（1）将氯化钴溶于乙醇溶液，得到一定浓度的氯化钴乙醇溶液；加入石墨烯，超声震荡，得到混合溶液；（2）将不锈钢网剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理；（3）将步骤（2）处理过的不锈钢网，浸入步骤（1）配置的氯化钴乙醇溶液中一段时间，然后取出不锈钢网进行燃烧，得到氧化石墨烯/钴氧化物复合网；重复操作，实现层层自组装。

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的制备方法及其应用，其特征在于，步骤如下：（1）将氯化钴溶于乙醇溶液，得到一定浓度的氯化钴乙醇溶液；加入石墨烯，超声震荡，得到混合溶液；（2）将不锈钢网剪裁后，依次放入丙酮和乙醇溶液中超声处理；（3）将步骤（2）处理过的不锈钢网，浸入步骤（1）配置的氯化钴乙醇溶液中一段时间，然后取出不锈钢网进行燃烧，得到氧化石墨烯/钴氧化物复合网；重复操作，实现层层自组装。2.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述氯化钴乙醇溶液中，氯化钴的质量百分浓度为1%~5%。3.根据权利要求1所述的一种氧化石墨烯/钴氧化物复合网膜的制备方法，其特征在于，步骤（1）中所述石墨烯与氯化钴的质量比为0.125~1：10。4.根据权利要求1所述的一种氧化石墨...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛文娜，戴江栋，张瑞龙，谢阿田，闫永胜，周志平，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32