一种四氧化三铁修饰碳纳米管还原氧化石墨烯复合物的制备及在去除水中四溴双酚A的应用制造技术

本发明专利技术公开了一种制备四氧化三铁修饰碳纳米管/还原氧化石墨烯复合物的方法及其在去除水中四溴双酚A上的应用，包括如下步骤：将20 mg氧化石墨烯与20 mg碳纳米管分散于60 ml乙二醇中，超声波细胞破碎仪处理3 h，形成均匀的分散液，之后将0.46 g FeCl

【技术实现步骤摘要】
一种四氧化三铁修饰碳纳米管还原氧化石墨烯复合物的制备及在去除水中四溴双酚A的应用
本专利技术涉及一种制备四氧化三铁修饰碳纳米管/还原氧化石墨烯复合物的方法及其处理废水中四溴双酚A(TBBPA)中的应用。
技术介绍
伴随着经济全球化的发展，各种废气、废水和废液的不断排放，不但破坏了生态环境，而且对水资源具有严重的污染，如今，人们对水资源的需求逐渐超出了水资源储存量，水资源的枯竭与污染呈现出严重局面，甚至影响到了人们正常使用和所需，尤其是高浓度的有机废水对我国宝贵的水资源造成了威胁。所以，探究高效经济的污水处理技术具有重要意义。现有的生物处理方法，对可生化性差、相对分子质量从几千到几万的物质处理较困难，而高级氧化法（AOPs）可将其直接矿化或通过氧化提高污染物的可生化性，同时还在环境类激素等微量有害化学物质的处理方面具有很大的优势，能够使绝大部分有机物完全矿化或分解，具有很好的应用前景。而芬顿技术作为一种常用的高级氧化技术，具有操作过程简单、反应易得、运行成本低廉、设备投资少且对环境友好性等优点，常用于有机污染物的去除。但是，在操作过程中使用的试剂量多，过量的Fe2+增大处理后废水中的COD并产生二次污染；有机物矿化不充分，形成的中间产物往往毒性更大；pH范围为2.0-4.0，范围太窄，限制了有机污染物处理的范围。鉴于传统芬顿技术在实际应用中的这些缺点，近年来在常规芬顿技术的基础上开发出许多类芬顿技术，具有较好的应用前景。在类芬顿技术中，催化剂的选择是非常关键的。四氧化三铁（Fe3O4）具有强磁性，用于医药、冶金、电子和纺织等工业，以及用作催化剂、抛光剂、油漆和陶瓷等的颜料、玻璃着色剂等。因此，为获得更加高效的类芬顿催化剂，需要对四氧化三铁进行改性处理。碳纳米管（CNT）碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能，近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。还原氧化石墨烯（rGO）因其高比表面积、优异的机械强度、丰富的表面官能团、高的导电性和具有一定的疏水性特征而被广泛应用。因此，CNT和rGO共修饰Fe3O4的三元复合材料有望实现催化剂催化性能的协同增强，得以快速高效降解有机污染物。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种制备CNT/rGO修饰Fe3O4复合物的方法及其在水处理中的应用，可实现在较短时间、更广泛的pH范围内对水生系统中内分泌干扰物的高效降解。本专利技术提供一种制备CNT/rGO修饰Fe3O4复合物的方法，包括如下步骤：（1）将20mg氧化石墨烯和20mg碳纳米管分散于60ml乙二醇中，用超声波细胞破碎仪超声处理3h,待用。（2）将0.46gFeCl3·6H2O，1.7g乙酸钠，0.45g聚乙二醇加入到步骤（1）中的分散液，并将混合物磁力搅拌30min，待用。（3）将步骤（2）中的分散液转移到100mL聚四氟乙烯反应釜中,在200℃下反应10h。（4）步骤（3）反应溶液冷却到室温后，生成的沉淀物反复用去离子水和乙醇清洗，之后样品在60℃下真空干燥12h。（5）磁回收步骤（4）获得的样品，研磨备用。步骤（1）所用氧化石墨烯选自Hummers法制备，乙二醇为工业纯或分析纯的任意一种。步骤（2）所用FeCl3·6H2O、乙酸钠、聚乙二醇为工业纯或分析纯的任意一种。步骤（5）中最终获得的催化剂应常温密封保存。本专利技术方法制备的这种新型催化剂的特征在于：碳纳米管在复合物中起到载体作用，能够有效抑制Fe3O4磁性微粒的团聚，使得这些活性微球充分分散，同时自身与污染物强的交联性促进污染物向催化剂表面的传质。还原氧化石墨烯有一定的疏水作用，可提升自由基的利用率。本专利技术的优点在于：大比表面积的碳纳米管即固定了四氧化三铁磁性微粒，防止了微粒的团聚，又大大增强了材料对水体中污染物的富集，加快了污染物向催化剂的传质速度。还原氧化石墨烯的添加提升自由基的利用率。本专利技术制备的催化剂具有高效的催化性能，能够适应更宽的pH范围，降解后催化剂易于从反应体系中分离，适用于多种污染物的去除。具体实施方式为使专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。实施例1：（1）将20mg氧化石墨烯和20mg碳纳米管分散于60ml乙二醇中，用超声波细胞破碎仪超声处理3h,待用。（2）将0.46gFeCl3·6H2O，1.7g乙酸钠，0.45g聚乙二醇加入到步骤（1）中的分散液，并将混合物磁力搅拌30min，待用。（3）将步骤（2）中的分散液转移到100mL聚四氟乙烯反应釜中,在200℃下反应10h。（4）步骤（3）反应溶液冷却到室温后，生成的沉淀物反复用去离子水和乙醇清洗，之后样品在60℃下真空干燥12h。（5）磁回收步骤（4）获得的样品，研磨备用。将制备的CNT/rGO修饰Fe3O4复合物置于透射电子显微镜（TEM）下观察材料的形貌，发现Fe3O4磁性微球附着在rGO和CNT上，没有明显团聚现象。磁性微球直径约为250-300nm,表明CNT/rGO@Fe3O4的复合物被合成。实施例2：（1）将20mg氧化石墨烯和20mg碳纳米管分散于60ml乙二醇中，用超声波细胞破碎仪超声处理3h,待用。（2）将0.46gFeCl3·6H2O，1.7g乙酸钠，0.45g聚乙二醇加入到步骤（1）中的分散液，并将混合物磁力搅拌30min，待用。（3）将步骤（2）中的分散液转移到100mL聚四氟乙烯反应釜中,在200℃下反应10h。（4）步骤（3）反应溶液冷却到室温后，生成的沉淀物反复用去离子水和乙醇清洗，之后样品在60℃下真空干燥12h。（5）磁回收步骤（4）获得的样品，研磨备用。将制备的催化剂用于降解四溴双酚A(TBBPA)的研究，验证它的催化性能。20mgL-1的TBBPA（20mL）溶液置于50mL锥形瓶中，将其中加入10.0mg所制备的催化剂。通过加入0.1M的H2SO4或NaOH调节溶液pH到3.00-9.00的范围内，加入4.0mM的NH2OH调节反应速率，加入H2O2（5.0-10.0mM）以激发芬顿反应。整个反应过程中，反应溶液置于摇床中以250rmin-1的速率震荡，所有测试均在室温下进行。在给定的时间间隔内，1.0mL样品被收集，立即加入0.5mL甲醇猝灭活性自由基，然后用0.22微米滤膜过滤去除残留的固体颗粒，最终获得的样品被用于分析TBBPA浓度的变化。通过高效液相色谱测试TBBPA浓度的变化，降解速率常数大于0.5min-1。，实施例3：（1）将20mg氧化石墨烯和20mg碳纳米管分散于60ml乙二醇中，用超声波细胞破碎仪超声处理3h,待用。（2）将0.46gFeCl3·6H2O，1.7g乙酸钠，0.45g聚乙二醇加入到步骤（1）中的分散液，并将混合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备四氧化三铁修饰碳纳米管/还原氧化石墨烯复合物的非均相Fenton催化剂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：/n（1）将20 mg氧化石墨烯与20 mg碳纳米管分散于60 ml乙二醇中，用超声波细胞破碎仪超声处理3 h,待用；/n（2）将0.46 g FeCl

【技术特征摘要】
1.一种制备四氧化三铁修饰碳纳米管/还原氧化石墨烯复合物的非均相Fenton催化剂的方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
（1）将20mg氧化石墨烯与20mg碳纳米管分散于60ml乙二醇中，用超声波细胞破碎仪超声处理3h,待用；
（2）将0.46gFeCl3·6H2O，1.7g乙酸钠和0.45g聚乙二醇加入到步骤（1）中的分散液，并将混合物磁力搅拌30min，待用；
（3）将步骤（2）中的分散液转移到100mL聚四氟乙烯反应釜中,在200℃下反应10h；
（4）步骤（3）反应溶液冷却到室温...

【专利技术属性】
技术研发人员：周林成，张一梅，武盼盼，段亚晓，陈庄，
申请(专利权)人：华北电力大学，华北电力大学苏州研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11