石墨烯的制備與吸附性能研究.pdf

1、石墨烯是一種新型的碳納米材料，擁有獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)，應(yīng)用前景十分廣闊。為了考察石墨烯作為有機(jī)污染物吸附劑的應(yīng)用價(jià)值，本論文利用氧化還原法制備石墨烯，并采用透射電鏡(TEM)，X射線衍射(XRD)，拉曼光譜(Raman)，X射線光電子能譜(XPS)，Zeta電位以及比表面積測(cè)試等手段對(duì)石墨烯樣品進(jìn)行表征;通過(guò)靜態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)吸附實(shí)驗(yàn)，研究了石墨烯對(duì)亞甲基藍(lán)和四環(huán)素的吸附去除能力，并考察不同溫度、pH以及接觸時(shí)間對(duì)吸附的影響，為石墨烯的

2、環(huán)境應(yīng)用提供理論依據(jù)。論文的主要內(nèi)容有:
　　 (1)以鱗片石墨為原料，利用氧化還原法和冷凍干燥方式制備石墨烯。氮吸附-解吸實(shí)驗(yàn)測(cè)得石墨烯樣品的比表面積為210.6m2/g;由TEM圖片可知，石墨烯樣品呈現(xiàn)出褶皺的片狀結(jié)構(gòu)，邊緣處較透明，說(shuō)明成功制得了單層或者片層較少的石墨烯;XRD譜圖分析顯示，石墨烯擁有類似于石墨的晶體結(jié)構(gòu);Ranman光譜與XPS分析結(jié)果表明，石墨烯表面因插層反應(yīng)而引入的含氧官能團(tuán)在還原階段被去除。Zeta

3、電位測(cè)試測(cè)得石墨烯樣品的等電點(diǎn)在3.9左右。
　　 (2)石墨烯對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附在900min內(nèi)達(dá)到吸附平衡，其吸附動(dòng)力學(xué)符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;在293±1K，303±1K，313±1K條件下石墨烯對(duì)亞甲基藍(lán)的最大吸附量分別為171.31mg/g，200.08mg/g，232.07mg/g;吸附等溫線符合Langmuir模型，說(shuō)明吸附屬于單分子層吸附;pH影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，堿性的溶液環(huán)境有利于吸附反應(yīng)的進(jìn)行;采用溶液吸附法，測(cè)得

4、石墨烯、氧化石墨烯、碳納米管以及石墨四種吸附劑的比表面積分別為222.7m2/g，1225m2/g，122m2/g，23.6m2/g。
　　 (3)石墨烯對(duì)四環(huán)素的吸附可以在20min內(nèi)快速達(dá)到平衡，吸附動(dòng)力學(xué)符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型;在293±1K，303±1K，313±1K條件下石墨烯對(duì)四環(huán)素的最大吸附量分別為172.1mg/g，278.2mg/g和467.6mg/g;吸附等溫線符合Freundlich模型，表明吸附屬于多分子層