新材料及其应用

一种去除水中水垢和重金属离子的方法，涉及水处理技术，将纯化后碳纳米管超声分散在无水乙醇中，随后与氧化石墨烯的无水乙醇分散液混合，再经超声、抽滤、真空干燥制得氧化石墨烯/碳纳米管复合材料。该复合材料属于纳米材料，具有优良特性，并且表面具有羟基、羧基等多种活性基团，通过表面基团与污水中重金属离子的吸附作用，可实现污染物的去除。在外加磁场的作用下可以与复合材料形成协同效应，达到去除水垢的目的。该方法没有二次污染、具有吸附等功能，工艺流程简单，性能可靠，可用于环境保护、靶向药物制备、污染物监测等领域。本发明的工艺流程简洁，材料制备简单，成本低廉，可批量生产。

碳纳米管和石墨烯两种新型碳材料分别在1991年和2004年被日本电镜学家 Iijima S与英国曼彻斯特大学的两位科学家Andre Geim、Konstantin Novoselov发现，这两种新型碳材料具有很多优点，诸如导电性优异、比表面积大、空间结构独特、质量密度轻、与污染物分子之间作用较强等，在国内外各领域掀起了研究热潮。但是这两种新型碳材料也有很多缺点，例如相互之间易团聚、缠绕、折叠，表面能高，在各类溶剂较为难溶等，这限制了其在很多领域的应用。将两者通过一定的方法制备成复合材料后，能在一定程度上解决两种碳材料各自的缺点。如制备成复合材料后比表面积增大、团聚、缠绕现象明显减少。另磁场在水处理中也具有很重要的作用。例如在外加磁场下，可以对水中的微生物起到灭活作用、对水不产生任何毒害。此外还存在投资少、应用方便、运行费用低等优点。基于上述考虑，本发明首先将氧化石墨烯与碳纳米管制备成复合材料，然后在外加磁场的作用下，将该复合材料投入到循环水中进行吸附实验。从而证明外加磁场与复合材料在吸附过程中存在有协同作用。

与现有技术相比，本发明有益之处为：本发明对污水中重金属离子、有机污染物具有很好吸附能力，主要是将氧化石墨烯、碳纳米管二者的物理化学性质相结合，是一种良好的功能纳米颗粒的载体。能同时去除水中重金属污染及水垢的危害。制备方法工艺简单，操作方便且条件温和，制备产物吸附容量大具有优异的生物学相容性。在生物医药、环境保护等领域具有潜在应用价值。