【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及重金属污染治理领域，具体涉及一种聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料及其制备方法与应用。
技术介绍
1、重金属的污染主要来源于工业污染，如电镀、矿山开采、钢铁及有色金属冶炼等，而工业污染大多通过废渣、废水、废气排入环境。重金属不能被生物降解为无害物质，且可在人和动物、植物中富集，从而对环境和人的健康造成很大的危害。铬是一种毒性很大的重金属，其在自然环境中一般以三价铬和六价铬的形态存在，六价铬具有高溶解度、高流动性、高氧化性的理化性质，且更易为人体吸收，可在体内蓄积，是强致突变物质，可诱发肺癌和鼻咽癌。而三价铬在土壤和水体中几乎没有流动性，并可以调节动植物体生长发育，是一种必需的微量元素。因此，考虑直接去除六价铬或将其转化为低毒性的三价铬并进行固定，是水体六价铬污染治理的一个方向。
2、目前，废水修复技术如化学沉淀法、离子交换法、膜过滤、电化学处理和吸附法等被研究者采纳并得到了一定发展。在上述不同处理技术中，吸附还原法因其低成本、高去除率、方便操作以及具有较广的适用性等诸多优势而成为修复六价铬阴离子污染的关键方法。矿物吸附剂如沸石、二氧化硅和蒙脱土等，天然多糖吸附剂如壳聚糖和羧甲基纤维素等，碳基材料如活性炭、碳纳米管和石墨烯基材料等被广泛用于重金属的去除。其中，氧化石墨烯因其具有高比表面积、丰富的活性含氧基团(羟基、羧基、环氧基)等优点而被广泛应用于六价铬的吸附。mxene，作为层状二维材料的新起之秀，与氧化石墨烯的性质有异曲同工之妙，其比表面积更大，亲水性更好，表面含有-o/-f、-oh等基团，这
技术实现思路
1、为了克服上述问题，本专利技术提供了一种聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料及其制备方法与应用。本专利技术中利用聚苯胺对碳化钛和氧化石墨烯进行改性，通过静电自组装的方法制备了聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料。聚苯胺改性后的纳米复合材料，在限定的ph条件下，其表面带有正电荷，提升了对六价铬阴离子的吸附能力，从而实现对于六价铬阴离子的去除。
2、为实现上述技术目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术的第一个方面，提供一种聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法，包括：
4、向氧化石墨烯分散液中加入碳化钛胶体溶液，混合均匀，在搅拌的条件下，向氧化石墨烯-碳化钛混合溶液中加入苯胺，室温下进行反应，反应完全后，将所得固体进行浸泡和干燥，即得聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料。
5、氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯以及碳化钛胶体溶液中的碳化钛表面均带有含氧官能团。苯胺在碳化钛表面-oh和-o等基团的作用下被氧化为阳离子自由基，连接形成二聚体，随后氧化为醌，醌继续与苯胺单体聚合形成三聚体，继而形成短链聚苯胺。氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯以及碳化钛胶体溶液中的碳化钛表面均带有负电荷，而苯胺氧化聚合生成的聚苯胺表面带有正电荷，因此聚苯胺与碳化钛和氧化石墨烯通过静电自组装形成聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料。
6、本专利技术的第二个方面，提供由聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法制备的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料。
7、本专利技术的第三个方面，提供上述聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料在吸附废水中重金属离子的应用。
8、本专利技术的第四个方面，提供一种吸附废水中重金属离子的方法，包括：
9、调节含有重金属离子废水的ph值，向含有重金属离子废水中加入上述聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料，充分混合接触后，即可实现废水中重金属离子的吸附去除。
10、本专利技术的有益效果在于：
11、(1)氧化石墨烯和碳化钛具有相似的负电位，过度的负电位不利于六价铬阴离子的吸附，两者经聚苯胺改性后，通过引入含n官能团，使得氧化石墨烯和碳化钛基复合材料的电位在ph＝2的条件下提升为正值，可以有效的与六价铬阴离子发生静电吸引作用；同时，聚苯胺中的氨基具有还原作用，可以将部分的六价铬阴离子还原为三价铬，聚苯胺中的n可以螯合固定三价铬；此外碳化钛上的-oh、-o等官能团以及ti也可以在六价铬阴离子的氧化还原过程中提供电子并促进电子转移。因此本专利技术提供的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料通过静电吸附、氧化还原反应以及表面配位，三者协同实现六价铬阴离子吸附和去除。同时，经过实验验证，本专利技术提供的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料对多种阴阳离子具有一定的抗干扰能力，具有一定的吸附选择性。
12、(2)本专利技术提供的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料对重金属六价铬阴离子具有优异的选择吸附性，对重金属六价铬阴离子的去除率达到了84.5％，langmuir最大吸附量可达到153.8mg/g。
13、(3)本专利技术中利用聚苯胺对碳化钛和氧化石墨烯进行改性，提高了氧化石墨烯和碳化钛基材料的疏水性，便于吸附后的分离。
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1.一种聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳化钛和氧化石墨烯的质量比为0～4:1；
3.如权利要求1所述的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法，其特征在于，苯胺和氧化石墨烯-碳化钛混合溶液的体积比为1:5～25，优选为1:10～20，进一步优选为1:15。
4.如权利要求1所述的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法，其特征在于，室温下进行反应的时间为20～30h，优选为24h；
5.权利要求1～4任一项所述的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法制备的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料。
6.权利要求5所述的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料在吸附废水中重金属离子的应用。
7.如权利要求6所述的应用，其特征在于，所述重金属离子包括六价铬阴离子。
8.一种吸附废水中重金属离子的方法，其特征在于，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法，其特征在于，所述碳化钛和氧化石墨烯的质量比为0～4:1；
3.如权利要求1所述的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法，其特征在于，苯胺和氧化石墨烯-碳化钛混合溶液的体积比为1:5～25，优选为1:10～20，进一步优选为1:15。
4.如权利要求1所述的聚苯胺/碳化钛/氧化石墨烯三元纳米复合材料的制备方法，其特征在于，室温下进行反应的时间为20～30h，优选为24h；
5.权利要求1～4任一...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨延钊，孙茜，
申请(专利权)人：山东圳谷新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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