石墨烯复合海绵及其制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种石墨烯复合海绵，其特征在于，所述的石墨烯复合海绵由石墨烯和高分子海绵制备而成；所述的石墨烯为氧化石墨烯或未经氧化的石墨烯；所述的石墨烯的纯度在95％以上，片径≤50μm，片层厚度≤30nm。该石墨烯复合海绵对污水中油性有机污染物具有很好的吸附效果。本发明专利技术还公开了该石墨烯复合海绵的制备方法，以及在污水中油性有机污染物处理中的应用。

Graphene composite sponge and its preparation method and Application

【技术实现步骤摘要】
石墨烯复合海绵及其制备方法和用途
本专利技术涉及一种复合海绵及其制备方法和用途，特别是石墨烯复合海绵及其制备方法和用途。
技术介绍
近年来，石油泄漏事故频繁发生，造成海洋、河流严重污染。油性有机污染物及其污水、废弃液给水生动植物和人类带来灾难性的危害，需要回收处理。为了解决这一环境问题，人们正致力于研究能够满足油性有机污染物回收要求的新材料、新方法。CN103626171A公开了一种油水分离材料的制备方法：将海绵材料浸泡于氧化石墨烯溶液中，将得到的海绵取出离心，得到氧化石墨包覆的海绵材料；将氧化石墨烯包覆海绵材料在还原剂的作用下还原，得到油水分离材料。氧化石墨烯通过石墨片、硝酸钾、浓硫酸、高锰酸钾与过氧化氢在水溶液中混合得到。该方法制备得到的油水分离材料对污水中油性有机污染物的处理效果不够理想。CN109621906A公开了一种可吸收粘稠态原油的复合海绵的制备方法：(1)将氧化石墨烯粉末加入到纯水中，制备氧化石墨烯分散液；(2)将浓氨水、L-抗坏血酸加入到氧化石墨烯分散液中；(3)将三聚氰胺海绵投入上述溶液中，进行热水反应；(4)将反应后的海绵取出干燥，得到可吸收粘稠态原油的复合海绵。该方法制备得到的复合海绵对于污水中油性有机污染物的处理效果不好。CN107522895A公开了一种温和制备石墨烯-聚氨酯海绵复合材料的方法：(1)制备氧化石墨烯，并配制氧化石墨烯水溶液；(2)用去离子水清洗聚氨酯海绵并烘干；(3)将清洗烘干后的聚氨酯海绵浸入步骤(1)配置的氧化石墨烯水溶液中，充分浸透后取出烘干得到氧化石墨烯-聚氨酯海绵；(4)将氧化石墨烯-聚氨酯海绵浸入硼氢化钠溶液中，并置于水浴锅中还原，得到石墨烯-聚氨酯海绵复合材料。该方法制备得到的复合海绵对于污水中油性有机污染物的处理效果不好。CN105754144A公开了一种还原氧化石墨烯/海绵复合材料的制备方法：(1)将海绵预处理；(2)将氧化石墨烯溶液水中，超声分散得到氧化石墨烯溶液，加入乙二胺，将混合液转移至微波-超声波反应器中，使溶液沸腾回流，将海绵放入反应器中继续反应，反应结束后，取出海绵，冲洗、烘干，得到超疏水还原氧化石墨烯/海绵复合材料。该方法制备得到的疏水复合材料对污水中油性有机污染物的处理效果不够理想。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的第一个目的在于提供了一种石墨烯复合海绵。该石墨烯复合海绵对污水中的油性有机污染物具有很强的吸附能力。本专利技术的第二个目的在于提供上述石墨烯复合海绵的制备方法。本专利技术的第三个目的在于提供上述石墨烯复合海绵在污水中油性有机污染物处理中的应用。第一方面，本专利技术提供一种石墨烯复合海绵，该石墨烯复合海绵由石墨烯和高分子海绵制备而成；所述的石墨烯为氧化石墨烯或未经氧化的石墨烯；石墨烯的纯度在95％以上，片径≤50μm，片层厚度≤30nm。根据本专利技术的石墨烯复合海绵，优选地，石墨烯为氧化石墨烯，所述的氧化石墨烯中氧碳摩尔比为0.15～0.65。根据本专利技术的石墨烯复合海绵，优选地，高分子海绵选自聚氨酯海绵、三聚氰胺海绵、聚乙烯醇海绵、聚乙烯泡棉或丁苯橡胶泡棉中的一种。第二方面，本专利技术提供一种上述石墨烯复合海绵的制备方法，包括如下步骤：(1)将石墨烯与水混合，配制成石墨烯水溶液；(2)将高分子海绵浸泡在石墨烯水溶液中，得到复合物；其中，当石墨烯为未经氧化的石墨烯时，复合物即为石墨烯复合海绵；当石墨烯为氧化石墨烯时，还需经过步骤(3)将复合物浸泡在还原剂溶液中，即得石墨烯复合海绵。根据本专利技术的制备方法，优选地，高分子海绵与石墨烯水溶液的体积比为1:2～6。根据本专利技术的制备方法，优选地，石墨烯水溶液中石墨烯的浓度为1～10mg/ml。根据本专利技术的制备方法，优选地，当石墨烯为氧化石墨烯时，所述的还原剂与氧化石墨烯的质量比为1:0.2～1。根据本专利技术的制备方法，优选地，当石墨烯为氧化石墨烯时，所述的还原剂选自乙二胺、抗坏血酸钠、没食子酸、水合肼、硼氢化钠、硫化钠、连二亚硫酸钠或硫酸亚铁中的一种。根据本专利技术的制备方法，优选地，在将高分子海绵浸泡在石墨烯水溶液的步骤之前，还包括将高分子海绵超声清洗、洗涤和干燥的步骤。第三方面，本专利技术提供一种上述石墨烯复合海绵在处理污水中油性有机污染物中的应用。本专利技术中石墨烯的纯度在95％以上，片径≤50μm，片层厚度≤30nm，可以使制备得到的石墨烯复合海绵具有较高的比较面积和疏水性，对污水中的油性有机污染物具有较强的吸附能力。当石墨烯为氧化石墨烯时，先制备得到复合物，再将复合物浸泡在还原剂中，浸泡还原。这样可以增加石墨烯在海绵上的负载量，达到更好的还原效果，使制备得到的石墨烯复合海绵具有更强的吸附能力。附图说明图1为本专利技术的石墨烯复合海绵外观形貌图具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。<石墨烯复合海绵>本专利技术的石墨烯复合海绵，由石墨烯和高分子海绵制备而成。石墨烯可以为氧化石墨烯或未经氧化的石墨烯。本专利技术中的石墨烯可以采用常规方法获得。包括但不限于通过Hummers法、Brodie法、Staudenmaier法、液相剥离法、机械剥离法、电化学剥离法、化学气相沉积法、外延生长法等方法制备得到。根据本专利技术的一个具体的实施方式，石墨烯通过Hummers法制备得到。在本专利技术中，石墨烯的纯度在95％以上，片径≤50μm，片层厚度≤30nm。优选地，石墨烯的纯度在96％以上。更优选地，石墨烯的纯度在98％以上。例如，可以为99％。优选地，石墨烯的片径为2～45μm。更优选地，墨烯的片径为20～30μm。优选地，石墨烯的片层厚度为1～10nm。更优选地，石墨烯的片层厚度为5～10nm。这样可以使制备得到的石墨烯复合海绵具有较高的比表面积，增强复合海绵的吸附能力。石墨烯的片径过大或石墨烯的片层厚度过小会使石墨烯的机械性能下降，导致石墨烯易脆；石墨烯的片径和片层厚度过小会导致石墨烯出现团聚现象；石墨烯的片层厚度过大或片径过小也会降低比表面积。在本专利技术中，石墨烯可以为未经氧化的石墨烯。优选地，未经氧化的石墨烯可以为单层石墨烯或多层石墨烯。在本专利技术中，石墨烯可以为氧化石墨烯。氧化石墨烯中的氧碳摩尔比为0.15～0.65；优选为0.2～0.5，更优选0.3～0.5。这样可以增加复合海绵中石墨烯的负载率以及复合海绵的疏水性，可以提高石墨烯复合海绵对污水中油性有机污染物的吸附能力。在本专利技术中，高分子海绵选自聚氨酯海绵、三聚氰胺海绵、聚乙烯醇海绵、聚乙烯泡棉或丁苯橡胶泡棉中的一种。优选地，高分子海绵为聚氨酯海绵或三聚氰胺海绵。更优选地，高分子海绵为聚氨酯海绵。<石墨烯海绵的制备方法>本专利技术的石墨烯复合海绵的制备方法，包括如下步骤：(1)将石墨烯与水混合，配制成石墨烯水溶液；(2)将高分子海绵浸泡在石墨烯水溶液中，得到复合物。当石墨烯为未经氧化的石墨烯时，复合物即为石墨烯复合海绵。当石墨烯为氧化石墨烯时，还需经过如下步骤：(3)将复合物浸泡在还原剂溶液中，即得石墨烯复合海绵。在本专利技术中，高分子海绵在浸泡在石墨烯水溶液之前，还经过超声清洗、洗涤和干燥的步骤。超声清洗步骤所使用的洗液可以为水或醇溶液。优选地，洗液为醇溶液。更优选地，洗液为乙醇溶液。超声清洗的时间为1～6h本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种石墨烯复合海绵，其特征在于，所述的石墨烯复合海绵由石墨烯和高分子海绵制备而成；所述的石墨烯为氧化石墨烯或未经氧化的石墨烯；所述的石墨烯的纯度在95％以上，片径≤50μm，片层厚度≤30nm。

【技术特征摘要】
1.一种石墨烯复合海绵，其特征在于，所述的石墨烯复合海绵由石墨烯和高分子海绵制备而成；所述的石墨烯为氧化石墨烯或未经氧化的石墨烯；所述的石墨烯的纯度在95％以上，片径≤50μm，片层厚度≤30nm。2.根据权利要求1所述的石墨烯复合海绵，其特征在于，所述的石墨烯为氧化石墨烯，所述的氧化石墨烯中氧碳摩尔比为0.15～0.65。3.根据权利要求1所述的石墨稀复合海绵，其特征在于，所述的高分子海绵选自聚氨酯海绵、三聚氰胺海绵、聚乙烯醇海绵、聚乙烯泡棉或丁苯橡胶泡棉中的一种。4.一种权利要求1所述的石墨烯复合海绵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将石墨烯与水混合，配制成石墨烯水溶液；(2)将高分子海绵浸泡在石墨烯水溶液中，得到复合物；其中，当石墨烯为未经氧化的石墨烯时，复合物即为石墨烯复合海绵；当石墨烯为氧化石墨烯时，还需经过步骤(3)将复...

【专利技术属性】
技术研发人员：童裳慧，
申请(专利权)人：中素新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11