一種環糊精修飾的石墨烯濾膜及其制備方法，屬于膜凈化領域。本發明專利技術由環糊精修飾的石墨烯制備的用于水污染處理的石墨烯濾膜的制作方法簡單，操作方便，反應條件溫和；通過環糊精對石墨烯表面修飾，并形成過濾薄膜，利用環糊精的主客體保結作用和石墨烯的高吸附能力可以對水中的污染物分子實現大量的吸附和有效的去除。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于膜
，具體涉及一種用環糊精修飾的石墨烯濾膜及其制備方法。
技術介紹
膜是一種具有分子級分離過濾作用的介質，膜的孔徑一般為微米級，依據其孔徑的不同(或稱為截留分子量)，可將膜分為微濾膜、超濾膜、納濾膜和反滲透膜。微濾(MF)又稱微孔過濾，它屬于精密過濾，其基本原理是篩孔分離過程。鑒于微孔濾膜的分離特征，微孔濾膜的應用范圍主要是從氣相和液相中截留微粒、細菌以及其他污染物，以達到凈化、分離、濃縮的目的。環糊精(cyclodextrin,⑶)是由6,7或8個D-卩比喃葡萄糖單元通過α -1,4-糖苷鍵連接而成的腔內疏水、腔外親水的環狀低聚糖，分別為α-、β-和Y-環糊精。環糊精的空腔內具有很高的電子密度，使空腔內部成為疏水性空腔。因此，CDs具有外親水、內疏水的特殊性質。其疏水空腔內可嵌入許多化合物，如環境污染物分子，生物毒性分子等，形成包合物。例如，在含有污染物的水體中加入環糊精，則水體中有毒物質可比較容易地進入其空腔而暫時被包結起來，有效地降低了其在水中的含量。石墨烯是一種新型的碳材料，其具有極高的比表面積，因此能夠吸附一些分子。為進一步提高石墨烯對分子的吸附和分子識別能力，對其表面進行改性和修飾至關重要。利用石墨烯的合成前驅體氧化石墨烯表面豐富的基團與環糊精固有親水基團的超分子作用可以實現對石墨烯表面的環糊精化修飾。專利技術專利CN102183557A(申請號201110029930.6)公開了先根據哈默或Hummers法將普通石墨氧化為氧化石墨，再用氧化石墨配制成重量百分比濃度為0.05%的氧化石墨分散水溶液后超聲、離心，得到均勻分散的氧化石墨分散水溶液；在氧化石墨分散水溶液中加入重量百分比濃度為 3%的環糊精溶液，在50°C下攪拌12小時，冷卻至室溫，得到環糊精保護的氧化石墨分散水溶液；再向環糊精保護的氧化石墨水溶液加入過量的重量百分比濃度為80%的水合肼溶液，將環糊精保護的氧化石墨充分還原后，再加入過量的氨水，以除去過量的氧化劑；將得到的溶液用0.22 μ m的尼龍膜過濾后得到環糊精功能化石墨烯。該制備方法繁瑣，制備時間周期長，所制備的環糊精修飾的石墨烯只能作為電極表面材料，無法實現器具化成膜，無法應用到環境污染污治理中。
技術實現思路
針對現有技術的不足，本專利技術提供一種制備方法簡單、制備時間周期短，結構穩定、吸附性能優秀的石墨烯濾膜及其制備方法。本專利技術方法改進優化環糊精修飾的石墨烯的制備方法，制備時間約縮短70%，可以將環糊精分子有效的修飾在石墨烯表面，得到極其穩定的環糊精修飾的石墨烯，并通過混合纖維素酯微孔濾膜簡單真空抽濾，使環糊精修飾的石墨烯與纖維素酯微孔濾膜牢固的結合，器具化形成厚度為0.2mm左右用于環境污染治理的濾膜，利用該濾膜可以對水體中的染料環境污染物分子具有很好的吸附和去除能力，例如對羅丹明6分子的最大吸附量可以達到223.2mg/g，最大去除率可達到97.6%，這種濾膜對于環境污染污治理具有很實際的應用價值。—種環糊精修飾的石墨烯濾膜及其制備方法，其特征是濾膜表面附著一層環糊精修飾的石墨烯，具體步驟如下:(I)將用Hummers法制備的濃度為0.4-0.6mg/mL的氧化石墨烯溶液16_24mL、濃度為3.2-4.8mg/mL的環糊精溶液16_24mL以及240-360 μ L的氨水混合后，再加入16-24 μ L的水合肼，充分混合；(2)將步驟(I)所得混合溶液置于50_70°C的恒溫水浴中3_4小時，得到黑色均勻分散的水溶液；(3)將步驟(2)所得黑色溶液用混合纖維素酯微孔濾膜過濾，晾干，即得環糊精修飾的氧化石墨烯濾膜。本專利技術的創新點在于，常溫、常壓下利用一鍋法制備，制備時間約縮短70%，得到極其穩定的環糊精修飾的石墨烯，并通過混合纖維素酯微孔濾膜過濾，使環糊精修飾的石墨烯與纖維素酯微孔濾膜牢固的結合，器具化成為用于環境污染治理的濾膜，利用環糊精的主客體保結作用和石墨烯的高吸附能力，可以方便、快捷地對水中的染料分子實現大量的吸附和有效的去除。根據本專利技術，優選的，步驟(I)所述的氧化石墨烯為已純化的氧化石墨烯；步驟I所述的氧化石墨烯溶液的濃度為0.5mg/mL ;所述的氧化石墨烯溶液用量為18-22mL，優選 20mL ； 步驟I所述的環糊精為純度96%的β -環糊精；步驟I所述的環糊精溶液的濃度為4mg/mL ;所述的環糊精溶液用量為18_22mL，優選 20mL ；步驟I 所述的氨水(NH3.H2O, 25-28%)用量 300-350 μ L ；步驟I所述的水合肼(N2H4.H20,80%)用量為20 μ L ;步驟2所述的恒溫水浴溫度為55_65°C，優選60°C ;所述的水浴時間為3.5小時；步驟3所述過濾所用黑色溶液的用量為13_17mL ；步驟3所述過濾所用黑色溶液的用量為15mL，過濾薄膜的厚度為0.2mm。步驟3所述的微濾膜為上海市新亞凈化儀器廠生產的直徑50mm，孔徑0.45 μ m的混合纖維素酯微孔濾膜；步驟3所述的過濾方法為真空抽濾。根據本專利技術，最優選的技術方案之一為:一種環糊精修飾的石墨烯濾膜的制備方法，具體步驟如下:(I)將用Hummers法制備的濃度為0.5mg/mL的氧化石墨烯溶液20mL、濃度為4mg/mL的β -環糊精溶液20mL以及300 μ L的氨水混合后，再加入20 μ L的水合肼，充分混合；(2)將步驟(I)所得混合溶液置于60°C的恒溫水浴中3.5小時，得到黑色均勻分散的水溶液；(3)將步驟(2)所得黑色溶液15mL用混合纖維素酯微孔濾膜真空抽濾，晾干即得環糊精修飾的氧化石墨烯濾膜。環糊精修飾的石墨烯濾膜表面物相通過紅外光譜儀(IR)測試，采用VERTX-70紅外光譜儀照射分析。環糊精修飾的石墨烯濾膜表面的形貌通過掃描電子顯微鏡(SEM)顯示，采用JE0LJSM-7600F冷場發射掃描電子顯微鏡。利用本專利技術方法制備的環糊精修飾的石墨烯濾膜在水污染處理中的應用，在室溫下，設定保定蘭格恒流泵公司的Yzl515X螺動泵流速20.0mL/min,分別用環糊精修飾的石墨烯濾膜對30mLl 7X 10_5mol/L羅丹明6G(R6G，99%,A.R.)溶液進行3小時循環過濾，并根據Langmuir單層吸附,通過計算獲得由環糊精修飾的石墨烯濾膜上的環糊精修飾的石墨烯對羅丹明6G的最大吸附量為223.2mg/g,每片直徑為50mm的環糊精修飾的石墨烯濾膜可吸附0.8924mg羅丹明6G，約是未經修飾的石墨烯濾膜的吸附能力的5.5倍(未經修飾的石墨烯濾膜對羅丹明6G的最大吸附量為40.7mg/g)。本專利技術的有益效果如下:1、本專利技術由環糊精修飾的石墨烯濾膜，其制作方法簡單，操作方便，反應條件溫和。2、通過環糊精對石墨烯表面修飾，并形成過濾薄膜，利用環糊精的主客體保結作用和石墨烯的高吸附能力可以對水中的染料分子實現大量的吸附和有效的去除。附圖說明圖1是本專利技術實施例制備的環糊精修飾的石墨烯濾膜實物圖和所用微濾膜實物圖。圖2是本專利技術實施例制備的環糊精修飾的石墨烯濾膜的掃描電子顯微鏡照片(SEM)，圖中褶皺為石墨烯薄膜特征。圖3是本專利技術實施例制備的環糊精修飾的石墨烯濾膜表面的β-環糊精修飾的石墨烯和β-環糊精的紅外光譜圖像(IR)，圖本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種環糊精修飾的石墨烯濾膜及其制備方法，其特征是濾膜表面附著一層環糊精修飾的石墨烯，具體步驟如下：（1）將用Hummers法制備的濃度為0.4?0.6mg/mL的氧化石墨烯溶液16?24mL、濃度為3.2?4.8mg/mL的環糊精溶液16?24mL以及240?360μL的氨水混合后，再加入16?24μL的水合肼，充分混合；（2）將步驟（1）所得混合溶液置于50?70℃的恒溫水浴中3?4小時，得到黑色均勻分散的水溶液；（3）將步驟（2）所得黑色溶液用混合纖維素酯微孔濾膜過濾，晾干，即得環糊精修飾的氧化石墨烯濾膜。
【技術特征摘要】
1.一種環糊精修飾的石墨烯濾膜及其制備方法，其特征是濾膜表面附著一層環糊精修飾的石墨烯，具體步驟如下: (1)將用Hummers法制備的濃度為0.4-0.6mg/mL的氧化石墨烯溶液16_24mL、濃度為.3.2-4.8mg/mL的環糊精溶液16_24mL以及240-360 μ L的氨水混合后，再加入16-24 μ L的水合肼，充分混合； (2)將步驟(I)所得混合溶液置于50-70°C的恒溫水浴中3-4小時，得到黑色均勻分散的水溶液； (3)將步驟(2)所得黑色溶液用混合纖維素酯微孔濾膜過濾，晾干，即得環糊精修飾的氧化石墨烯濾膜。2.如權利要求1所述的一種環糊精修飾的石墨烯濾膜的制備方法，其特征是，步驟(I)所述的氧化石墨烯為已純化的氧化石墨烯；氧化石墨烯溶液的濃度為0.5mg/mL ;所述的氧化石墨烯溶液用量為18-22mL，優選20mL。3.如權利要求1所述的一種環糊精修飾的石墨烯濾膜的制備方法，其特征是，步驟(I)所述的環糊精溶液的濃度為4mg/mL ;所述的環糊精溶液用量為18_22mL，優選20mL ;所述環糊精為純度96%的β -環糊精。4.如權利要求1所述的一種環糊精修飾的石墨烯濾膜的制備方法，其特征是，步驟(I)所述的氨水用量300-35...
【專利技術屬性】
技術研發人員：占金華，李華鋒，
申請(專利權)人：山東大學，
類型：發明
國別省市：
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