石墨烯復合材料制備及吸附染料性能的研究.pdf

1、人類對色彩有各種各樣需求，因此染料被廣泛的用于食品行業(yè)，涂料行業(yè)，造紙行業(yè)等。各種人工染料被合成出來，并被應用于各行各業(yè)。由于廢水處理技術尚不完善，部分染料被排放到境中，造成環(huán)境污染。吸附法是一種常用的廢水處理方式。吸附法要求吸附劑具有較大比表面積，從而能吸附大量的污染物。石墨烯具有較大理論比表面積，熱穩(wěn)定性較好等特點，是一種理想的吸附材料。本文在石墨烯表層負載四氧化三鐵與二氧化硅，將有效防止石墨烯團聚，同時使材料具有磁性。此外，四氧化

2、三鐵被二氧化硅包圍保護，使之適用于更廣的pH范圍。我們還合成了氫氧化鎂和納米二氧化硅同時負載的石墨烯材料，氫氧化鋁和四氧化三鐵負載的石墨烯材料，并應用于染料的吸附。
　　1.磁性納米二氧化硅修飾的石墨烯復合材料應用于吸附亞甲基藍。
　　將氧化石墨烯固體、乙二醇、無水乙酸鈉、FeCl3·6H2O超聲混合，將上述溶液倒入高壓反應釜中，高溫條件下反應8h，在外加磁場幫助下分離產(chǎn)物，收集到的產(chǎn)物即為磁性石墨烯復合材料。將G-Fe3O

3、4與CTAB和TEOS溶液混合，用NaOH溶液調pH值到8.5，在水浴中恒溫攪拌反應20 h，得到磁性納米二氧化硅石墨烯復合材料，將上述復合材料(G-Fe3O4-SiO2)應用于亞甲基藍(MB)吸附研究。通過XRD、XPS對復合材料進行元素以及化合價分析，得出四氧化三鐵及二氧化硅成功負載于石墨烯表面，通過TEM和SEM圖分析可以得出納米二氧化硅將四氧化三鐵包裹，有效保護四氧化三鐵。研究MB溶液酸堿度、吸附時間、溫度以及MB初始濃度對G-

4、Fe3O4-SiO2吸附性能的影響。通過實驗數(shù)據(jù)分析得出偽二級動力學和Langmuir等溫吸附模型，較為準確地說明并解釋了G-Fe3O4-SiO2復合材料吸附MB的過程和方式。得出G-Fe3O4-SiO2復合材料具有較大的吸附量，達到吸附平衡所需時間較短。
　　2.氫氧化鎂、納米二氧化硅同時負載的氧化石墨烯材料應用于吸附亞甲基藍。
　　氧化石墨烯固體、二次水、Mg(NO3)2·6H2O、NaNO3、Na2C2O4、氨水和Na

5、OH混合超聲分散，最后將上述溶液倒入50 mL高壓反應釜中，在180℃密閉條件下反應24 h，獲得氫氧化鎂氧化石墨烯復合材料(GO-Mg(OH)2)。GO-Mg(OH)2復合材料、CTAB，TEOS混合，調制體系pH值至8.5左右并超聲，上述溶液在40℃條件下攪拌20 h，從而得到黑色氫氧化鎂納米二氧化硅氧化石墨烯復合材料(GO-Mg(OH)2-SiO2)粉末。運用XRD、XPS、TEM和SEM對復合材料分析，可得出氫氧化鎂及二氧化硅成

6、功負載于石墨烯表面，納米二氧化硅負載于氫氧化鎂表面。研究了MB溶液酸堿度、吸附時間、溫度以及MB初始濃度對GO-Mg(OH)2-SiO2吸附性能的影響。通過實驗數(shù)據(jù)分析得出偽二級動力學和Langmuir等溫吸附模型可以較為準確地說明并解釋了GO-Mg(OH)2-SiO2復合材料吸附MB的過程和方式。得出GO-Mg(OH)2-SiO2復合材料具有較大的吸附量，達到吸附平衡所需時間較短，該吸附過程為吸熱過程。
　　3.氫氧化鋁負載的磁

7、性石墨烯復合材料吸附亞甲基藍。
　　將氧化石墨烯固體、乙二醇、無水乙酸鈉、FeCl3·6H2O超聲混合，上述混合液倒入到高壓反應釜中，高溫條件下反應8h，在外加磁場幫助下分離產(chǎn)物，得到磁性石墨烯材料。將一定量的磁性石墨烯分散到水中，加入偏鋁酸鈉和二次水，用氫氧化鈉調節(jié)pH到7.5和9之間，超聲24 h，得到G-Fe3O4-Al(OH)3復合材料。運用TEM、SEM、XRD等手段對復合材料進行表征。見上述復合材料應用于MB的吸附，研