若干新型微-納米復合材料的制備及應用研究.pdf

1、新型微/納米復合材料的制備及其作為吸附材料在污染物去除中的應用研究具有重要意義。石墨烯(graphene，G)是近年來備受關注的新型微/納米材料，它是由sp2雜化的碳原子以正六邊形排列形成的二維碳質新型材料。由于石墨烯材料具備比表面積高、導熱性能突出和力學性能高、電子遷移率高等特點，在超級電容器、傳感器、復合材料、藥物傳輸等領域展現出優(yōu)越的性能。盡管石墨烯大的比表面積使其有望成為優(yōu)質的吸附材料，但其疏水性強、片層間易于團聚、表面功能性基

2、團少是限制其廣泛應用的關鍵。因此對石墨烯進行改性制備親水性強、具有大量功能性基團的石墨烯基復合材料并考察其在吸附中的應用，具有重要的意義。磁性微/納米材料可實現快速磁分離，將性能優(yōu)良的Fe3O4磁性納米材料與其它材料復合制備吸附材料是當前的研究熱點。以具有高磁飽和值的介孔磁性Fe3O4納米粒子為核，以具有高比表面積且孔徑可調的多孔碳材料為殼制備復合材料，有望得到性能優(yōu)異的磁性多孔吸附碳材料。論文建立了兩種微/納米吸附材料的制備方法并考察

3、其應用。具體如下:
　　(1)論文采用溫和簡便的方法，制備了石墨烯基金屬離子吸附劑并考察其銅離子吸附性能。以石墨烯氧化物為原料，在堿性條件用水合肼對其進行還原合成了具有單層結構的石墨烯材料;以聚多巴胺作為連接劑，通過π-π作用與石墨烯復合，增強了石墨烯的親水性能，且經過pDA衍生化的石墨烯在酸、堿、鹽溶液中具有良好的分散性;以pDA為連接劑進一步引入金屬離子配位化合物3-巰基丙酸(MPA)，制備了G/pDA/MPA復合材料?？疾炝?/p>

4、G/pDA/MPA對Cu2+的吸附性能，優(yōu)化后的吸附條件為:飽和吸附時間為30 min，Cu2+溶液最佳pH值為7.0。吸附動力學符合二階函數，溶液離子強度不影響吸附量。在最優(yōu)條件下，該材料對Cu2+溶液的吸附容量為1292.0 mg/g，吸附過程符合Freundlich吸附模型。
　　(2)論文制備了磁性多孔碳材料吸附劑并考察了其染料吸附性能。首先采用溶劑熱法制備具有高磁飽和值的介孔Fe3O4納米磁核，通過溶膠-凝膠法水解正硅酸

5、乙酯，在磁核外包覆SiO2中間層(Fe3O4@SiO2)后進一步通過水熱法炭化葡萄糖制得碳層，經ZnCl2化學活化法活化碳層致孔得到核-殼型磁性多孔碳材料(Fe3O4@SiO2@PC)。利用X射線粉末衍射(XRD)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、磁滯回線、N2吸附-脫附等溫線、掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)等方法表征了各合成步驟及所得材料性能。論文考察了材料制備關鍵致孔步驟中ZnCl2/磁性材料的質量比對所得材料性

6、質的影響，確立了磁性多孔碳材料的最優(yōu)合成條件。結果表明，Fe3O4@SiO2@PC磁性材料的比表面積為1730.2 m2g-1，磁飽和值為16.7 emu/g，可在4 min內實現快速磁分離。論文考察了所制備磁性多孔Fe3O4@SiO2@PC材料對有機染料亞甲基藍(MB)吸附性能，考察了吸附動力學、吸附等溫線和重復利用性能等，結果表明Fe3O4@SiO2@PC材料對MB的飽和吸附時間為40 min，吸附容量為316.5 mg/g，吸附過