rGO修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料及制备方法

rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料及制备方法
技术领域
1.本发明属于环境功能材料技术领域，特别是提供了一种整体式rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料及制备方法。
技术背景
2.先进的新型复合材料有望解决日益严重的环境污染问题。大量的重金属离子和硝基酚类化合物正随着工业废水流向生态环境中。其中，cr(vi)和对-硝基苯酚(4-np)具有致癌性和高毒性，严重威胁着人类健康和生态平衡。吸附法和催化还原法分别是去除cr(vi)和还原4-np的常用方法，其关键是开发一种低成本、高性能和高循环效率的新型吸附剂和催化剂。
3.层状双氢氧化物(ldh)是一种二维纳米结构材料，其独特的金属离子高分散性、组成及比例可调性、层间阴离子种类可调性和本征碱性等特征为设计分级先进纳米吸附剂和催化剂提供了巨大的空间。然而，传统粉体水滑石材料及其功能化材料不仅具有液相分离困难和易造成二次污染的问题，而且在固定床中形成的致密的填料结构也严重限制了其在实际废水修复领域的应用效率。与传统粉体吸附剂和催化剂相比，整体式吸附剂和催化剂具有机械强度高、床层阻力低和利于分离与再生等优势，在废水修复领域具有广泛的用途。制备整体式吸附剂和催化剂材料常用的方法之一是将活性纳米材料加载在宏观载体上，三聚氰胺海绵(ms)具有丰富的孔结构、低密度、低成本以及易于改性等优点，常作为构建新型吸附剂和催化剂的理想柔性骨架材料。例如，yuan等人(chemosphere,2022,287,131919)通过简单的两步工艺制备了花状ldh锚定于聚多巴胺功能化ms表面的吸附剂，对u(vi)表现出优越的吸附能力。2022年liu等人(jenviron chem eng,2022,10,108447)采用水热原位还原法制备了三维花状ag nps/nico-ldh修饰的三聚氰胺海绵材料，对4-硝基苯酚、罗丹明b、亚甲基蓝和甲基橙均表现出了良好的还原活性。石墨烯是一种单原子厚的碳原子薄片，呈蜂窝状晶格排列，具有比表面积大、光电特征显著、机械强度高和化学性质可调等特性，在应对环境领域的现有挑战方面展现出了巨大潜力。以石墨烯作为桥梁，不仅可以将水滑石牢固地连接到ms骨架上，而且有利于电子的快速扩散，有利于改善ldh类材料的应用性能。
4.因此，本发明拟采用简单水热法制备氧化石墨烯(go)均匀修饰的多孔ms基底，通过柠檬酸助水热共沉淀法合成类纳米片阵列结构m1m
2-ldh/rgo/ms柔性吸附剂和催化剂(m1为二价金属阳离子，m2为三价金属阳离子，且摩尔比m1/m2＝3/1)，用于水溶液中重金属离子的吸附及芳香族硝基酚类化合物的催化还原。迄今，尚未有关于整体式rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料的报道。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种整体式rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料及制备方法，合成过程简便绿色，避免了有机试剂的使用。所得吸附剂和催化剂表现出优异的吸附cr(vi)和催化还原芳香硝基化合物性能，且易于分离回收再利用，有效避免了粉
体吸附剂和催化剂在液相反应过程中易聚集、分离困难等问题。
6.本发明的整体式rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料首先通过简单水热法制备褶皱的go层均匀修饰的多孔ms骨架，然后通过柠檬酸助水热共沉淀法令六方晶系的ldh纳米片垂直交错生长于go修饰的ms骨架表面，制得蜂巢状类纳米片阵列结构整体式柔性吸附剂和催化剂m1m
2-ldh/rgo/ms。其中ldh纳米片大小为47～115nm，厚度为8.4～12.9nm。
7.本发明的整体式rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料的制备包括以下步骤：
8.(1)将尺寸为1
×1×
1～2
×2×
2cm3的白色三聚氰胺海绵原样依次用丙酮、3m的盐酸溶液、去离子水和无水乙醇浸泡并超声清洗15分钟，之后在真空干燥箱内于60～100℃干燥8～12小时，得到清洁的三聚氰胺海绵，命名为ms。
9.(2)准确称取0.9g褐黄色go粉体分散于30ml去离子水中，超声20分钟得到均匀的go溶胶(30mg/ml)备用。
10.将60ml含有不同体积比(vgo溶胶：v去离子水＝0.017～0.034)的预制go溶胶-去离子水混合液超声20分钟得到均匀的稀溶胶，然后将4块步骤(1)得到的ms完全浸入其中，并转移到100ml聚四氟乙烯内衬反应釜中，置于烘箱中在120℃水热处理4小时，之后自然冷却至室温，用镊子取出海绵样品并用去离子水洗涤至清洗液ph为7，冷冻干燥5～8小时得到黑棕色的go修饰ms，命名为go/ms。重复此过程可得到数块go/ms。
11.(3)先配置混合碱溶液a，其中，naoh浓度为0.16mol/l，na2co3浓度为0.05mol/l；配置0.1mol/l的混合盐溶液b。然后制备整体式rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料，步骤如下：首先，取35mg柠檬酸(ca)放入盛有100ml去离子水的四口烧瓶中，待ca充分溶解后，将由步骤(2)得到的8块go/ms浸入其中并机械搅拌5分钟，得到ca修饰的go/ms；然后在持续搅拌下，逐滴加入混合碱溶液，待反应体系ph＝10
±
0.1时，停止碱溶液的加入，持续搅拌稳定8～10分钟，之后，同时逐滴加入混合盐溶液和混合碱溶液，保持反应体系ph值恒定在10
±
0.1；待100ml混合盐溶液滴加完毕，将所得含有海绵基底的反应液平均分配转移至四个聚四氟乙烯内衬反应釜中，然后于90℃～120℃晶化6小时，待反应结束后自然冷却至室温，将所得产物用去离子水反复洗涤，冷冻干燥5～8小时，得到整体式类纳米片阵列结构m1m
2-ldh/rgo/ms纳米杂化材料，m1和m2分别代表二价和三价的金属离子。
12.优选地，上述技术方案中，步骤(2)所述的氧化石墨烯稀溶胶的浓度范围为0.5～1mg/ml，超声功率为300w。
13.优选地，上述技术方案中，步骤(3)中所述的混合碱包括naoh和na2co3，且[co
32-]/[m2]＝2，[oh-]/[co
32-]＝3.2。
[0014]
优选地，上述技术方案中，步骤(3)中所述的混合盐包括二价(m1)和三价(m2)金属盐，其存在形式为水合硝酸盐和/或氯化物,金属盐总摩尔数为10mmol，当m1分别为mg
2+
、ni
2+
和mg
2+
与ni
2+
组合时，三价金属离子m2为al
3+
；当m1为cu
2+
与ni
2+
、co
2+
、mn
2+
和mg
2+
中的任意一种金属离子的组合时，三价金属离子m2为al
3+
；当m1为cu
2+
与mn
2+
组合时，三价金属离子m2为al
3+
与cr
3+
、fe
3+
和v
3+
中的任意一种金属离子的组合。
[0015]
本发明的优点是：
[0016]
(1)本发明以柔性三维多孔三聚氰胺海绵为基底，先通过简单水热处理将氧化石
墨烯均匀包覆于三聚氰胺海绵基底三维骨架表面，然后采用柠檬酸助水热共沉淀法制备整体式类纳米片阵列结构m1m
2-ldh/rgo/ms纳米杂化材料。本发明的合成过程简便绿色，条件温和，避免了有机试剂的使用，且易于操作。
[0017]
(2)整体式m1m
2-ldh/rgo/ms纳米杂化材料的典型形貌特征为高度分散的ldh纳米片(47～115nm
×
8.4～12.9nm)垂直交错生长于go/ms骨架表面，形成三维蜂巢状类纳米片阵列形貌。
[0018]
(3)该所得整体式m1m
2-ldh/rgo/ms纳米杂化材料对水溶液中cr(vi)表现出优异的吸附能力和循环利用效率，对硝基酚类表现出优异的水相催化还原活性。本发明不仅为合成高效、环境友好的整体式m1m
2-ldh/rgo/ms纳米杂化材料提供了一种简便绿色的合成策略，而且对含重金属离子和芳香族硝基酚类化合物废水的修复提供了一种新思路。
附图说明
[0019]
图1为实施例1中ms的扫描电镜图。
[0020]
图2为实施例1中go/ms的扫描电镜图(标尺为100μm)。
[0021]
图3为实施例1中go/ms的扫描电镜图(标尺为2μm)。
[0022]
图4为实施例1中整体式吸附剂mg3al-ldh/rgo/ms的扫描电镜图(标尺为2μm)。
[0023]
图5为实施例1中整体式吸附剂mg3al-ldh/rgo/ms的扫描电镜图(标尺为100nm)。
[0024]
图6为实施例8中整体式催化剂cu
1.5
ni
1.5
al-ldh/rgo/ms的扫描电镜图(标尺为100nm)。
具体实施方式
[0025]
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细描述，但本发明实施方式不限于此。
[0026]
实施例1
[0027]
(1)三聚氰胺海绵的清洗
[0028]
将尺寸为1.5
×
1.5
×
2cm3的白色三聚氰胺海绵原样依次用丙酮、3m的盐酸溶液、去离子水和无水乙醇浸泡并超声清洗15分钟，之后在真空干燥箱内于60℃干燥12小时，得到清洁的三聚氰胺海绵，命名为ms。
[0029]
ms的扫描电镜图如图1所示。ms具有明显的三维网络结构、微米级孔隙(70～200μm)和十分光滑的多孔骨架表面。
[0030]
(2)go/ms的制备
[0031]
采用简单水热法制备go/ms基底。具体步骤如下：准确称取0.9g褐黄色go粉体分散于30ml去离子水中，超声20分钟得到均匀的go溶胶(30mg/ml)备用。量取1.6ml预制go溶胶分散于58.4ml去离子水中，超声20分钟得到均匀的go稀溶胶(0.8mg/ml)，然后将4块步骤(1)所得ms完全浸入其中并转移到100ml聚四氟乙烯内衬反应釜中，置于烘箱中在120℃水热处理4小时，之后自然冷却到室温，用镊子取出海绵样品并用去离子水洗涤至清洗液ph为7，冷冻干燥5小时得到黑棕色的go修饰ms，命名为go/ms。重复此过程可得到数块go/ms。
[0032]
go/ms的扫描电镜图如图2和3所示。go/ms保持完好的三维网络结构，孔隙略微变小(20～170μm)，褶皱的go层均匀包覆于多孔骨架表面。
[0033]
(3)整体式类纳米片阵列结构mg3al-ldh/rgo/ms纳米杂化材料的制备
[0034]
采用柠檬酸助水热共沉淀法制备整体式吸附剂mg3al-ldh/rgo/ms。具体步骤如下：配置100ml混合盐溶液，其中含有1.923g(7.5mmol)的六水合硝酸镁和0.938g(2.5mmol)的九水合硝酸铝(摩尔比[mg
2+
]/[al
3+
]＝3/1)。配置100ml无水碳酸钠和氢氧化钠的混合碱溶液，保持[co
32-]/[al
3+
]＝2，[oh-]/[co
32-]＝3.2。首先，在盛有100ml去离子水的四口烧瓶中加入35mg柠檬酸(ca)，待其充分溶解后，将由步骤(2)所得的8块go/ms浸入其中并机械搅拌5分钟，得到ca修饰的go/ms；然后，边搅拌边逐滴加入混合碱溶液至ph＝10.0
±
0.1，停止碱溶液的加入，持续搅拌稳定10分钟；随后，在搅拌条件下同时逐滴加入混合盐溶液和混合碱溶液，保持反应体系ph值恒定在10
±
0.1，待100ml混合盐溶液滴加完毕(约50分钟)，保持10分钟(此时总反应液～280ml)，将所得含有海绵基底的反应液平均分配转移至四个聚四氟乙烯内衬反应釜中，置于烘箱中在120℃保持6小时，待反应结束后自然冷却至室温，用镊子取出海绵样品并用去离子水洗涤至清洗液ph＝7，冷冻干燥5小时得到灰色海绵，即为整体式吸附剂mg3al-ldh/rgo/ms。
[0035]
整体式吸附剂mg3al-ldh/rgo/ms的扫描电镜图如图4和5所示。整体式吸附剂mg3al-ldh/rgo/ms显示出明显的三维网络结构、微米级孔隙和十分粗糙的骨架表面。超薄的mg3al-ldh纳米片(115nm
×
11.2nm)垂直交错生长于go/ms骨架表面，构成大量蜂巢状孔洞。
[0036]
整体式吸附剂mg3al-ldh/rgo/ms在25℃下对cr(vi)离子的理论最大吸附容量为55.8mg/g(吸附条件：50ml 100mg/l的cr(vi)溶液、ph＝3
±
0.1、26.8mg的1块整体式吸附剂)，5次循环效率为84％。
[0037]
实施例2
[0038]
本实施例步骤(2)同实施例1，步骤(1)中有如下改变：将尺寸为1
×1×
1cm3的白色三聚氰胺海绵原样依次用丙酮、3m的盐酸溶液、去离子水和无水乙醇浸泡并超声清洗15分钟，之后在真空干燥箱内于80℃干燥10小时，得到清洁的三聚氰胺海绵，命名为ms-2。步骤(3)中有如下改变：配置100ml混合盐溶液，其中含有2.181g(7.5mmol)六水合硝酸镍和0.938g(2.5mmol)九水合硝酸铝(摩尔比[ni
2+
]/[al
3+
]＝3/1)。后续步骤同实施例1，得到整体式吸附剂ni3al-ldh/rgo/ms。
[0039]
整体式吸附剂ni3al-ldh/rgo/ms具有三维网络结构、微米级孔隙和十分粗糙的骨架表面，超薄的ni3al-ldh纳米片(46.7nm
×
8.4nm)垂直交错生长于go/ms骨架表面，构成大量蜂巢状孔洞。所得整体式吸附剂ni3al-ldh/rgo/ms在25℃下对cr(vi)离子的理论最大吸附容量为33.7mg/g。
[0040]
实施例3
[0041]
本实施例步骤(2)同实施例1，步骤(1)中有如下改变：将尺寸为2
×2×
2cm3的白色三聚氰胺海绵原样依次用丙酮、3m的盐酸溶液、去离子水和无水乙醇浸泡并超声清洗15分钟，之后在真空干燥箱内于100℃干燥8小时，得到清洁的三聚氰胺海绵，命名为ms-3。步骤(3)中有如下改变：配置100ml混合盐溶液，其中含有1.146g(3.75mmol)六水合硝酸镍、1.011g(3.75mmol)六水合硝酸镁和0.938g(2.5mmol)九水合硝酸铝(摩尔比[ni
2+
]/[mg
2+
]/[al
3+
]＝1.5/1.5/1)。其他步骤同实施例1，得到整体式吸附剂ni
1.5
mg
1.5
al-ldh/rgo/ms。
[0042]
整体式吸附剂ni
1.5
mg
1.5
al-ldh/rgo/ms具有三维网络结构、微米级孔隙和十分粗
糙的骨架表面，超薄的ni
1.5
mg
1.5
al-ldh纳米片(59nm
×
10.7nm)垂直交错生长于go/ms骨架表面，构成大量蜂巢状孔洞。所得整体式吸附剂ni
1.5
mg
1.5
al-ldh/rgo/ms在25℃下对cr(vi)离子的理论最大吸附容量为45.5mg/g。
[0043]
实施例4
[0044]
本实施例步骤(1)和步骤(2)同实施例1，步骤(3)中有如下改变：配置100ml混合盐溶液，其中含有0.87ml(3.75mmol)50％硝酸锰溶液、0.906g(3.75mmol)三水合硝酸铜和0.938g(2.5mmol)九水合硝酸铝(摩尔比[cu
2+
]/[mn
2+
]/[al
3+
]＝1.5/1.5/1)。配置100ml无水碳酸钠和氢氧化钠的混合碱溶液，保持[co
32-]/[al
3+
]＝2，[oh-]/[co
32-]＝3.2。首先，在盛有100ml去离子水的四口烧瓶中加入35mg柠檬酸(ca)，待其充分溶解后，将由实施例1步骤(2)所得的8块go/ms浸入其中并机械搅拌5分钟，得到ca修饰的go/ms；然后，边搅拌边逐滴加入混合碱溶液至ph＝10.0
±
0.1，停止碱溶液的加入，持续搅拌稳定9分钟；随后，在搅拌条件下同时逐滴加入混合盐溶液和混合碱溶液，保持反应体系ph值恒定在10
±
0.1，待100ml混合盐溶液滴加完毕(约50分钟)，保持10分钟(此时总反应液～280ml)，将所得含有海绵基底的反应液平均分配转移至四个聚四氟乙烯内衬反应釜中，置于烘箱中在90℃保持6小时。自然冷却到室温后，用镊子取出海绵样品并用去离子水洗涤至清洗液ph＝7，冷冻干燥得到褐色海绵，即为整体式催化剂cu
1.5
mn
1.5
al-ldh/rgo/ms-1。
[0045]
整体式催化剂cu
1.5
mn
1.5
al-ldh/rgo/ms-1具有三维网络结构、微米级孔隙和十分粗糙的骨架表面，超薄的cu
1.5
mn
1.5
al-ldh纳米片(83.6nm
×
12.9nm)垂直交错生长于go/ms骨架表面，构成大量蜂巢状孔洞。在25℃时，3mg该整体式催化剂在2.7ml含有2-硝基苯酚(200μl，1mm)和nabh4(2.5ml，10mm)的水溶液中仅需5秒即可完全还原2-硝基苯酚为2-氨基苯酚。同时，3mg该整体式催化剂在2.7ml含有甲基橙(200μl，1mm)和nabh4(2.5ml，10mm)的水溶液中仅需60秒即可完全降解甲基橙。
[0046]
实施例5
[0047]
本实施例步骤(1)同实施例1，步骤(3)同实施例4，步骤(2)中有如下改变：量取1ml预制go溶胶(30mg/ml)分散于59ml去离子水中，超声20分钟得到均匀的go稀溶胶(0.5mg/ml)，然后将由实施例1步骤(1)所得的4块ms完全浸入其中并转移到100ml聚四氟乙烯内衬反应釜中，置于烘箱中在120℃水热处理4小时，之后自然冷却到室温，用镊子取出海绵样品并用去离子水洗涤至清洗液ph为7，冷冻干燥5小时得到黑棕色的go/ms-2。后续步骤同实施例4，得到整体式催化剂cu
1.5
mn
1.5
al-ldh/rgo/ms-2。
[0048]
在25℃时，3mg该整体式催化剂在2.7ml含有4-硝基苯酚(200μl，1mm)和nabh4(2.5ml，10mm)的水溶液中仅需20秒即可完全还原4-硝基苯酚为4-氨基苯酚。
[0049]
实施例6
[0050]
本实施例步骤(1)同实施例1，步骤(3)同实施例4，步骤(2)中有如下改变：量取2ml预制go溶胶(30mg/ml)分散于58ml去离子水中，超声20分钟得到均匀的go稀溶胶(1mg/ml)，然后将由实施例1步骤(1)所得的4块ms完全浸入其中并转移到100ml聚四氟乙烯内衬反应釜中，置于烘箱中在120℃水热处理4小时，之后自然冷却到室温，用镊子取出海绵样品并用去离子水洗涤至清洗液ph为7，冷冻干燥5小时得到黑棕色的go/ms-3。后续步骤同实施例4，得到整体式催化剂cu
1.5
mn
1.5
al-ldh/rgo/ms-3。
[0051]
实施例7
[0052]
本实施例步骤(1)和步骤(2)同实施例1，步骤(3)中有如下改变：配置100ml混合盐溶液，其中含有1.091g(3.75mmol)六水合硝酸钴、0.906g(3.75mmol)三水合硝酸铜和0.938g(2.5mmol)九水合硝酸铝(摩尔比[cu
2+
]/[co
2+
]/[al
3+
]＝1.5/1.5/1)。后续步骤同实施例4，得到整体式催化剂cu
1.5
co
1.5
al-ldh/rgo/ms。
[0053]
整体式催化剂cu
1.5
co
1.5
al-ldh/rgo/ms具有三维网络结构、微米级孔隙和十分粗糙的骨架表面，超薄的cu
1.5
co
1.5
al-ldh纳米片(78.3nm
×
11.8nm)垂直交错生长于go/ms骨架表面，构成大量蜂巢状孔洞。
[0054]
实施例8
[0055]
本实施例步骤(1)和步骤(2)同实施例1，步骤(3)中有如下改变：配置100ml混合盐溶液，其中含有1.090g(3.75mmol)六水合硝酸镍、0.906g(3.75mmol)三水合硝酸铜和0.938g(2.5mmol)九水合硝酸铝(摩尔比[cu
2+
]/[ni
2+
]/[al
3+
]＝1.5/1.5/1)。后续步骤同实施例4，得到整体式催化剂cu
1.5
ni
1.5
al-ldh/rgo/ms。
[0056]
整体式催化剂cu
1.5
ni
1.5
al-ldh/rgo/ms的扫描电镜图如图6所示。整体式催化剂cu
1.5
ni
1.5
al-ldh/rgo/ms具有三维网络结构、微米级孔隙和十分粗糙的骨架表面。超薄的cu
1.5
ni
1.5
al-ldh纳米片(62.7nm
×
10.9nm)垂直交错生长于go/ms骨架表面，构成大量蜂巢状孔洞。在25℃时，3.3mg该整体式催化剂在2.7ml含有4-硝基苯酚(200μl，1mm)和nabh4(2.5ml，10mm)的水溶液中仅需35秒即可完全还原4-硝基苯酚为4-氨基苯酚。同时，在循环使用15圈时，该催化剂仍能在34秒时完全还原4-np，具有良好的循环稳定性。
[0057]
实施例9
[0058]
本实施例步骤(1)和步骤(2)同实施例1，步骤(3)中有如下改变：配置100ml混合盐溶液，其中含有0.87ml(3.75mmol)50％硝酸锰溶液、0.906g(3.75mmol)三水合硝酸铜、0.100g(0.25mmol)九水合硝酸铬和0.844g(2.25mmol)九水合硝酸铝(摩尔比[cu
2+
]/[mn
2+
]/[cr
3+
]/[al
3+
]＝1.5/1.5/0.1/0.9)。后续步骤同实施例4，得到整体式催化剂cumncr
0.1
al-ldh/rgo/ms。
[0059]
在25℃时，3.4mg该整体式催化剂在2.7ml含有4-硝基苯酚(200μl，1mm)和nabh4(2.5ml，10mm)的水溶液中仅需32秒即可完全还原4-硝基苯酚为4-氨基苯酚。
[0060]
实施例10
[0061]
本实施例步骤(1)和步骤(2)同实施例1，步骤(3)中有如下改变：配置100ml混合盐溶液，其中含有0.87ml(3.75mmol)50％硝酸锰溶液、0.906g(3.75mmol)三水合硝酸铜、0.101g(0.25mmol)九水合硝酸铁和0.844g(2.25mmol)九水合硝酸铝(摩尔比[cu
2+
]/[mn
2+
]/[fe
3+
]/[al
3+
]＝1.5/1.5/0.1/0.9)。后续步骤同实施例4，得到整体式催化剂cumnfe
0.1
al-ldh/rgo/ms。
[0062]
实施例11
[0063]
本实施例步骤(1)和步骤(2)同实施例1，步骤(3)中有如下改变：配置100ml混合盐溶液，其中含有0.87ml(3.75mmol)50％硝酸锰溶液、0.906g(3.75mmol)三水合硝酸铜、0.039g(0.25mmol)三氯化钒和0.844g(2.25mmol)九水合硝酸铝(摩尔比[cu
2+
]/[mn
2+
]/[v
3+
]/[al
3+
]＝1.5/1.5/0.1/0.9)。后续步骤同实施例4，得到整体式催化剂cumnv
0.1
al-ldh/rgo/ms。
[0064]
以上所述为本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员
来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料，其特征在于：水滑石纳米片垂直交错生长于go均匀包覆的ms骨架表面，构成三维蜂巢状类纳米片阵列形貌，其中ldh纳米片大小为47～115nm，厚度为8.4～12.9nm。2.一种权利要求1所述的整体式rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将尺寸为1
×1×
1～2
×2×
2cm3的白色三聚氰胺海绵原样依次用丙酮、3m的盐酸溶液、去离子水和无水乙醇浸泡并超声清洗15分钟，之后在真空干燥箱内于60～100℃干燥8～12小时，得到清洁的三聚氰胺海绵，命名为ms；(2)准确称取0.9g褐黄色go粉体分散于30ml去离子水中，超声20分钟得到均匀30mg/ml的go溶胶备用；将60ml含有体积比为vgo溶胶：v去离子水＝0.017～0.034的预制go溶胶-去离子水混合液超声20分钟得到均匀的稀溶胶，然后将4块步骤(1)得到的ms完全浸入其中，并转移到100ml聚四氟乙烯内衬反应釜中，置于烘箱中在120℃水热处理4小时，之后自然冷却至室温，用镊子取出海绵样品并用去离子水洗涤至清洗液ph为7，冷冻干燥5～8小时得到黑棕色的go修饰ms，命名为go/ms，重复此过程可得到数块go/ms；(3)先配置混合碱溶液a，其中，naoh浓度为0.16mol/l，na2co3浓度为0.05mol/l；配置0.1mol/l的混合盐溶液b；然后制备整体式rgo修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料，步骤如下：首先，取35mg柠檬酸ca放入盛有100ml去离子水的四口烧瓶中，待ca充分溶解后，将由步骤(2)得到的8块go/ms浸入其中并机械搅拌5分钟，得到ca修饰的go/ms，在持续搅拌条件下，逐滴加入混合碱溶液，待溶液ph＝10
±
0.1时，停止碱溶液的加入，持续搅拌稳定8～10分钟，之后，同时逐滴加入混合盐溶液和混合碱溶液，保持反应体系ph值恒定在10
±
0.1；待100ml混合盐溶液滴加完毕，将所得含有海绵基底的反应液平均分配转移至四个聚四氟乙烯内衬反应釜中，然后于90℃～120℃晶化6小时，待反应结束后自然冷却至室温，将所得产物用去离子水反复洗涤，冷冻干燥5～8小时，得到整体式类纳米片阵列结构m1m
2-ldh/rgo/ms纳米杂化材料，m1和m2分别代表二价和三价的金属离子。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的氧化石墨烯稀溶胶的浓度范围为0.5～1mg/ml，超声功率为300w。4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的混合碱包括naoh和na2co3，且[co
32-]/[m2]＝2，[oh-]/[co
32-]＝3.2。5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的混合盐包括二价m1和三价m2金属盐，其存在形式为水合硝酸盐和氯化物,金属盐总摩尔数为10mmol，当m1分别为mg
2+
、ni
2+
和mg
2+
与ni
2+
组合时，三价金属离子m2为al
3+
；当m1为cu
2+
与ni
2+
、co
2+
、mn
2+
和mg
2+
中的任意一种金属离子的组合时，三价金属离子m2为al
3+
；当m1为cu
2+
与mn
2+
组合时，三价金属离子m2为al
3+
与cr
3+
、fe
3+
和v
3+
中的任意一种金属离子的组合。

技术总结
一种rGO修饰三聚氰胺海绵负载水滑石纳米杂化材料及其制备方法，属于环境功能材料技术领域。采用简单水热法制备氧化石墨烯GO均匀修饰的三维多孔三聚氰胺海绵MS基底，通过简便的柠檬酸助水热共沉淀法合成整体式柔性M1M


技术研发人员：张慧 马俊杰 魏卓君 冯安 薛至兵
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：2023.05.23
技术公布日：2023/10/11