本发明专利技术属于吸附材料领域，涉及一种无机-无机杂化材料，特别涉及一种石墨烯/粘土复合材料。该复合材料呈粉末状，由多孔石墨烯和粘土复合而成，具有多孔结构；所述的多孔石墨烯通过插层反应，插入粘土层间；多孔石墨烯和粘土的质量比为1∶0.1～10；所述石墨烯/粘土复合材料的比表面积为200～250m2/g，900℃内的失重为3～6wt%；所述粘土为蒙脱土、蛭石、伊利石、高岭土或累托石。所述石墨烯/粘土复合材料易于分散，可用于重金属和有机物的综合高效吸附，具有易于分散，并对重金属和有机物显示出高效和选择性吸附的特点，综合去除率最高可达99%，在工业化应用中具有广阔的前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于吸附材料领域，涉及一种无机-无机复合材料，特别涉及一种石墨烯/粘土复合材料。
技术介绍
随着社会的发展，土壤、水体和大气都受到有机物和重金属不同程度的污染，严重影响了人类的生存环境和可持续发展。在解决人类所面临的各种环境问题的过程中，各类环境功能材料起着不可或缺的作用。粘土来源广泛、价格低廉、比表面积高、表面呈极性，具有环境污染净化、环境修复和环境替代等功能(Xueping ffu, Wangyong Zhu, Xianlong Zhang, Tianhu Chen, Ray LFrost.Catalytic deposition of nanocarbon onto palygorskite and its adsorptionof phenol [J] Applied Clay Science, 2011，52 (4): 400-406.)。在重金属吸附方面，粘土通过离子交换吸附或配合作用能将水体和土壤中的重金属离子如Pb2+，Cr6+，Cd2+，Hg2+等吸附到其表面上，不同粘土对金属离子吸附性能不同，其吸附具有选择性，但是粘土对重金属的吸附效率易受粘土矿物所带的永久电荷量限制。如Moha_ad等(Mohammad Irani, Mehdi Amjadi, Mohammad Ali Mousavian.Comparative study of leadsorption onto natural perlite，dolomite and diatomite[J].Chemical EngineeringJournal，2011，178:317-323.)比较了珍珠岩、白云石和娃藻土对铅的吸附特性，结果显示娃藻土对铅的吸附容量最大，达到25.01mg/g，白云石为19.69mg/g，珍珠岩为8.906mg/g0 Frin1-Srasra 等(N.Frin1-Srasra，E.Srasra.Acid treatment of south tunisianpalygorskite:removal of Cd (II) from aqueous and phosphoric acid solutions[J].Desalination, 2010，250(1):26-34.)用 4mol/L 的 HCl 处理坡缕石后，在 15min 内对 Cd2+ 的吸附可以达到90%，吸附40min即可达到平衡，其最大吸附量可达42mg/g。在有机物吸附方面，利用粘土矿物的吸附、离子交换作用以及其它的物理化学性质进行吸附是最为常用的印染废水、有机污染物和阴离子PO3—，S02—的去除方法。但是，粘土对有机物的吸附性能还有待进一步提1 ，且粘土对有机物的吸附无选择性。为了提1 粘土对有机物的吸附性，一般用表面活性剂对其进行表面修饰，修饰后其对有机物的吸附性有所提高。如Chang等(YueChang, Xueqian Lv,Fei Zhaj Yonggang Wang, Ziqiang Le1.Sorption of p—nitrophenol byanion-cation modified palygorskite[J].Journal of Hazardous Materials，2009，168(2-3):826-831.)研究发现用十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵改性的坡缕石对对硝基苯酷的最大吸附容量为 137.TAmg/gc^Wei Qin等(Liang-Guo Yanj Jin Wang, Ha1-QinYuj Qin Wei, Bin Duj Xiao-Quan Shan.Adsorption of benzoic acid by CTAB exchangedmontmorillonite [J] Applied Clay Science, 2007，37 (3-4): 226-230.)研究发现十六烷基三甲基溴化铵改性蒙脱土对水溶液中苯甲酸的去除率可达61%。Li等(Po-HsiangChang, Zhaohui Li，Tsa1-Luen YujSandagdori Munkhbayer, Tzu-Hsing KuojYu-ChiaoHung,Jiin-Shuh Jean, Kao-Hung Lin.Sorptive removal of tetracycline from waterby palygorskite [J].Journal of Hazardous Materials, 2009，165(1-3):148-155.)研究了用坡缕石处理废水中的四环素，在pH=8.7条件下，最大吸附量为99mg/g。Lu等(Ailian Xue, Shouyong Zhou, Yij iang Zhao, Xiaoping Lu, Pingfang Han.Adsorption ofreactive dyes from aqueous solution by silylated palygorskite[J].Applied ClayScience, 2010, 48(4):638-640.)用氨丙基三乙氧基硅烷改性坡缕石处理废水中的三种活性染料，发现对活性红3BS、活性蓝KE-R和活性黑GR的最大吸附量分别为34mg/g、38mg/g和 60mg/g。从以上分析中可以看出，粘土对重金属具有吸附选择性，但吸附能力受层间可交换离子和荷电性限制，且对有机物吸附能力差，无选择性。因此，如何提高粘土的吸附效率，并赋予其对有机物的选择吸附性，已成为目前粘土研究的热点。石墨烯是由碳原子构成的含大共轭键的单层片状碳材料，其比表面积大(可达2830m2/g)，对有机物具有选择吸附和吸附效率高的特点(Ting Wu，XiangCai, Shaozao Tan, Hongye Li, Jiesheng Liu, Weidong Yang.Adsorption characteristicsof acrylonitrile, p-toluenesulfonic acid, 1-naphthalenesulfonic acid andmethyl blue on graphene in aqueous solutions[J].Chemical EngineeringJournal.2011，173 (I): 144-149.)，30°C下，石墨烯对丙烯腈的吸附量为0.72g/g，对对甲苯磺酸的吸附量为1.43g/g，对萘磺酸的吸附量为1.46g/g，对甲基蓝的吸附量为1.52g/g，为目前已知的对芳香族有机物最大的吸附容量，且芳香族有机物苯环越多，其在石墨烯上的吸附速度也越快，吸附量也越大，体现出了明显的选择性吸附的特点，已成为吸附材料令页域的一颗新星(Da Chen, Longhua Tang, Jinghong L1.Graphene-based materials inelectrochemistry [J].Chemical Society Reviews2010, 39 (8): 3157-3180.)。但是，石墨烯的表面呈惰性状态，其片与片之间有较强的范德华力，容易产生团聚，使本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种石墨烯/粘土复合材料，其特征在于：该复合材料由多孔石墨烯和粘土复合而成，具有多孔结构；所述的多孔石墨烯通过插层反应，插入粘土片层间；所述多孔石墨烯和粘土的质量比为1:0.1~10；所述石墨烯/粘土复合材料的比表面积为200~250m2/g，900℃内的失重为3~6wt%。
【技术特征摘要】
1.一种石墨烯/粘土复合材料，其特征在于:该复合材料由多孔石墨烯和粘土复合而成，具有多孔结构；所述的多孔石墨烯通过插层反应，插入粘土片层间；所述多孔石墨烯和粘土的质量比为1:0.rio ;所述石墨烯/粘土复合材料的比表面积为20(T250m2/g，900°C内的失重为3 6wt%。2.根据权利要求1所述的一种石墨烯/粘土复合材料，其特征在于:所述的粘土为蒙脱土、蛭石、伊利石、高岭土或累托石；所述多孔石墨烯的比表面积为35(T450m2/g，90(TC内的失重为3 6wt%。3.根据权利要求1所述一种石墨烯/粘土复合材料的制备方法，其特征在于包含以下步骤: (1)称取石墨粉，加入浓硫酸中，冰盐浴冷却到0°C，加入高锰酸钾，搅拌反应后，加水，再加入双氧水反应，离心、洗涤后，将所得的固体投入水中，超声分散，然后微波处理，过滤、干燥，得到氧化石墨烯；再加碱，氮气保护加热反应，得到多孔石墨烯； (2)取步骤(I)制备得到的多孔石墨烯加入到溶剂中，超声分散，加入粘土，搅拌反应，抽滤，将得到的沉淀物干燥、研磨、过筛，得到石墨烯/粘土复合材料。4.根据权利要求3所述一种石墨烯/粘土复合材料的制备方法，其特征在于:步骤(I)所述的碱为氢氧化钠或氢氧化钾；所用石墨粉、高锰酸钾和碱的质量比为1:2.5^3:3^505.根据权利要求3所述一种石墨烯/粘土复合材料的制...
【专利技术属性】
技术研发人员：谭绍早，蔡祥，刘露，于爱丽，黄浪欢，谢瑜珊，
申请(专利权)人：暨南大学，
类型：发明
国别省市：
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