CN104383879B - 基于氧化石墨烯修饰的功能性复合纸的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于氧化石墨烯修饰的功能性复合纸的制备方法，属于环保应用材料领域。具体步骤包括：采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，经过超声振荡分散得到氧化石墨烯溶液；将面巾纸浸泡在氧化石墨烯溶液中，浸渍3‑5小时；取出纸巾铺展在锡箔纸上，放置干燥箱，40℃干燥12h，得到氧化石墨烯复合纸。这种方法制得的氧化石墨烯复合纸结构规整，稳定性好，吸附性好，且纸的形状、尺寸、厚度可以控制。本发明工艺简单，成本低，实用性强。在水污染环境保护上，具有广阔的应用前景。

Description

基于氧化石墨烯修饰的功能性复合纸的制备方法
技术领域
本发明涉及一种基于氧化石墨烯修饰的功能性复合纸的制备方法，该功能纸可用于环保领域。
背景技术
氧化石墨烯是天然石墨经化学氧化及剥离后的产物，是单一的原子层。氧化石墨烯具有两性分子的特性，在水中具有优越的分散性，表现出亲水的性质，从石墨烯薄片边缘到中央呈现亲水至疏水的性质分布。经过氧化处理后，氧化石墨仍保持石墨的层状结构，但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团，这些氧基功能团的引入使得单一的石墨烯结构变得非常复杂。碳材料因为具有良好的吸附性能、无菌无毒、耐热性等特点受到人们广泛关注，氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料，具有较高的比表面积和表面丰富的官能团，其优异的特性被认为在这方面有广泛的应用前景。
社会的不断发展，推动着工业的发展，但在发展过程中工业废水也在不断地增加。染料废水和重金属废水都是主要的有害工业废水。染料废水主要来源于染料及染料中间体生产行业，重金属废水来源于有色金属生产、采矿、化工等部门。这些污染物可在生物中大量富集，通过食物链危害人类。生物从环境中摄取污染物，可经过食物链的生物放大作用，在较高级生物体内成千万倍髙度富集，然后通过食物进入人体，对人体造成慢性/急性中毒，严重危害人体健康。如果废水不加处理直接排放，将会对日益紧张的饮用水源造成极大的威胁。
鉴于氧化石墨烯高强度、质量轻、吸附性能优越的特点及日常生活中使用的廉价易得、可再生、湿韧强度高的纸巾材料，可以以纸巾为载体将氧化石墨烯紧紧附着于载体上，实现氧化石墨烯的价值，同时在其吸附后，能够将氧化石墨烯复合纸容易的取出，也不会二次污染水质。这种用于废水处理环保领域的材料，意义重大，具有很好的市场推广和应用价值，经济效益和社会效益十分显著。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种基于氧化石墨烯修饰的功能性复合纸的制备方法。本发明所制备的复合材料，具备着氧化石墨烯和面巾纸的性质，如面巾纸韧性强、弹力好，在水中不易分解；氧化石墨烯的高表面反应活性，强吸附性等。
技术方案：为了实现上述目标，本发明基于氧化石墨烯修饰的功能性复合纸的制备方法采用如下的技术方案：
1)配制氧化石墨烯分散液；
2)将面巾纸浸泡在上述浓度的氧化石墨烯分散液中，放置3-5小时；
3)从氧化石墨烯分散液中，用镊子轻轻的取出浸渍后的纸巾，将其铺展在锡箔纸上，在温度为40℃～60℃下干燥10～12h，就得到氧化石墨烯复合纸。
所述的氧化石墨烯分散液配制的浓度为0.5mg/ml～7mg/ml；
所述的面巾纸是指符合产品标准GB/T20808-2006的盒装面纸、手帕纸、餐巾纸或抽取式塑料包装面纸。
有益效果：本发明利用氧化石墨烯在水中形成的均匀悬浮液和面巾纸为原料，通过简单的浸渍方法，实现了氧化石墨烯能够紧紧附着于纸巾上，形成强吸附性复合材料。
从氧化石墨烯材料本身的应用上，由于氧化石墨烯在吸附水中染料和重金属离子后，难以回收起来，会造成二次污染情况，为了解决这个问题，本发明以面巾纸为载体，通过承载氧化石墨烯的方法解决了氧化石墨烯回收的问题。
本发明所制备的复合材料，具备着氧化石墨烯和面巾纸的性质，如面巾纸韧性强、弹力好，在水中不易分解；氧化石墨烯的高表面反应活性，强吸附性等。该复合材料制成的产品有望在水体净化等环保领域有广阔的发展前景。
附图说明
图1为面巾纸分别在浓度为1mg/ml、3mg/ml、5mg/ml、7mg/ml氧化石墨烯分散液中浸渍后，单位面积所粘附的氧化石墨烯质量；
图2为面巾纸分别在浓度为1mg/ml、3mg/ml、5mg/ml、7mg/ml氧化石墨烯分散液中浸渍并干燥后的最终功能纸的对比图；
图3为氧化石墨烯与面巾纸之间粘附牢固性测试前后的结果图。
具体实施方式
以市购的天然石墨片和面巾纸为原料，采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，配制一定浓度的氧化石墨烯悬浮液，以面巾纸为载体，通过浸渍的方法，将氧化石墨烯附着在纸巾上，获得氧化石墨烯复合纸产品。所述方法的具体步骤如下：
(1)采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯，称取一定质量的氧化石墨烯用去离子水浸泡12h，在功率为100W的超声装置中室温下超声1-5小时，得到分散均匀的氧化石墨烯悬浮液；
(2)将一定尺寸的面巾纸浸泡在氧化石墨烯溶液中，放置3-5小时，充分浸渍。
(3)从氧化石墨烯溶液中，用镊子轻轻的取出浸渍后的纸巾，将其铺展在锡箔纸上，在温度为40℃下干燥12h，就得到氧化石墨烯复合纸。
以下以具体实例来说明本发明的技术方案，但本发明的保护范围不限于此：
本发明中使用的氧化石墨烯通过改进的Hummers法制备。
实施例1
氧化石墨烯复合纸的制备方法的具体步骤如下：
(1)称取0.1g的氧化石墨烯用100ml去离子水浸泡12h，在功率为100W的超声装置中室温下超声2小时，得到分散均匀的浓度为1mg/ml的氧化石墨烯悬浮液；
(2)将一定质量的盒装面纸浸泡在氧化石墨烯溶液中，放置3小时；
(3)从氧化石墨烯溶液中，用镊子轻轻的取出浸渍后的纸巾，将其铺展在锡箔纸上，在温度为40℃下干燥12h，就得到氧化石墨烯复合纸。
实施例2
一种氧化石墨烯复合纸的制备方法同实施例1，其中：
第(1)步中，氧化石墨烯的质量为0.05g，配制3mg/ml的氧化石墨烯溶液；
第(2)步中，将一定质量抽取式塑料包装面纸纸巾浸入上述浓度的氧化石墨烯分散液中。
实施例3
一种氧化石墨烯复合纸的制备方法同实施例1，其中：
第(1)步中，氧化石墨烯的质量为0.3g，配制3mg/ml的氧化石墨烯溶液；
实施例4
一种氧化石墨烯复合纸的制备方法同实施例1，其中：
第(1)步中，氧化石墨烯的质量为0.5g，配制5mg/ml的氧化石墨烯溶液，超声时间为3h；
第(2)步中，将一定质量的手帕纸纸巾浸入上述浓度的氧化石墨烯分散液中。
实施例5
一种氧化石墨烯复合纸的制备方法同实施例1，其中：
第(1)步中，氧化石墨烯的质量为0.7g，配制7mg/ml的氧化石墨烯溶液，超声时间为5h；
第(2)步中，将一定质量的餐巾纸纸巾浸入上述浓度的氧化石墨烯分散液中。
对实施例1-5的氧化石墨烯复合纸进行数学计算，在不同浓度的氧化石墨烯溶液下制备出四种复合纸，见图1。计算结果表示，随着氧化石墨烯浓度的增加，单位面积的纸巾附着的氧化石墨烯越多。同时，面巾纸表面的颜色也随着氧化石墨烯量的增加而变深。另外，对粘附的氧化石墨烯进行了牢靠性测试，即将功能纸浸渍于水中，然后进行300转每分钟的磁力搅拌，前后对比发现：面巾纸上粘附的氧化石墨烯没有再次分散在水中，即氧化石墨烯与面巾纸具有非常强的粘附作用，图3为纯水及搅拌后水的颜色，没有一点差别。很明显，在搅拌后，氧化石墨烯可以仍然很好的粘附在面巾纸上。牢固的粘附是使用该功能纸的必要条件，否则会导致效果变差同时还会导致二次污染。

Claims (2)

1.一种基于氧化石墨烯修饰的功能性复合纸的制备方法，其特征在于所述方法的具体步骤如下：
1)配制氧化石墨烯分散液；
2)将面巾纸浸泡在上述配制的氧化石墨烯分散液中，放置3-5小时；
3)从氧化石墨烯分散液中，用镊子轻轻的取出浸渍后的纸巾，将其铺展在锡箔纸上，在温度为40℃～60℃下干燥10～12h，就得到氧化石墨烯复合纸；
所述的氧化石墨烯分散液配制的浓度为0.5mg/mL～7mg/mL。
2.按照权利要求1所述的基于氧化石墨烯修饰的功能性复合纸的制备方法，其特征在于：所述的面巾纸是指符合产品标准GB/T20808-2006的盒装面纸、手帕纸、餐巾纸或抽取式塑料包装面纸。
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