功能化氧石墨烯的制備及其性能研究.pdf

1、本研究以Hummers法制備的氧化石墨烯(GO)為基體，通過(guò)堿處理、硅烷化、銨鹽功能化等方法對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行提純和表面化學(xué)改性，成功制備了兩種功能化氧化石墨烯納米材料和一種磁性功能化氧化石墨烯納米復(fù)合材料。借助紅外光譜(FT-IR)、X射線光電子能譜(XPS)、拉曼光譜(Raman)、X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、原子力顯微鏡(AFM)、振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)、Zeta電位等分析測(cè)試方法對(duì)材料進(jìn)行了表征

2、。采用靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)考察材料對(duì)水中重金屬離子Cd2+或Cr6+的吸附性能，探討了初始濃度、時(shí)間、pH值、溫度和吸附劑用量等因素對(duì)吸附過(guò)程的影響，并采用吸附動(dòng)力學(xué)和吸附等溫模型對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了擬合。
　　通過(guò)堿處理氧化石墨烯得到以鈉鹽形式穩(wěn)定存在的bwGONa，F(xiàn)TIR、XPS等證明材料表面的碳質(zhì)碎片被成功去除，消除了OD對(duì)吸附性能的影響。bwGONa對(duì)水中Cd2+的吸附表現(xiàn)出優(yōu)異的性能，吸附速度非常快，3分鐘時(shí)去除率達(dá)到95％以上，

3、對(duì)Cd2+的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;吸附等溫線符合Langmuir吸附模型，飽和吸附量達(dá)到306.53 mg·g-1，接近GO(65.40 mg·g-1)的5倍。體系最佳pH值為6-8左右，溫度對(duì)吸附過(guò)程影響不大。
　　針對(duì)部分重金屬離子在水溶液中顯負(fù)電性，通過(guò)堿處理對(duì)氧化石墨烯進(jìn)行純化，經(jīng)過(guò)硅烷化、銨鹽化反應(yīng)合成了表面帶顯正電荷的PAS-bwGO，各項(xiàng)表征均證明材料制備成功。PAS-bwGO對(duì)水中Cr6+的吸附表現(xiàn)出優(yōu)異

4、的性能，吸附速度非?？欤?0分鐘時(shí)去除率達(dá)到94％以上，對(duì)Cr6+的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;吸附等溫線符合Langmuir吸附模型，最大吸附量達(dá)到102.39 mg·g-1，是bwGO（25.88 mg·g-1）的4倍多。吸附過(guò)程最佳pH為3.95左右，且溫度對(duì)吸附過(guò)程影響不大。
　　為了能夠迅速將吸附劑與水溶液分離，先以溶劑熱法合成了粒徑大約為20-40 nm Fe3O4磁性微球，在此基礎(chǔ)上通過(guò)羧基活化反應(yīng)將硅烷化的氧化

5、石墨烯鍵合到Fe3O4表面，最后銨鹽功能化得到表面帶正電的M-PAS-GO，各項(xiàng)表征證明材料制備成功，且飽和磁化強(qiáng)度為26.62 emu·g-1，剩磁為6.38 emu·g-1。M-PAS-GO對(duì)水中Cr6+的吸附效果良好，吸附速度很快，15分鐘時(shí)去除率達(dá)到90％以上，對(duì)Cr6+的吸附動(dòng)力學(xué)符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;吸附等溫線符合Langmuir吸附模型，飽和吸附量為46.48 mg· g-1，是GO（5.67mg·g-1）的8倍多。吸附過(guò)