若干新型微-納米復(fù)合材料的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、新型微/納米復(fù)合材料的制備及其作為吸附材料在污染物去除中的應(yīng)用研究具有重要意義。石墨烯(graphene，G)是近年來備受關(guān)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(zhì)新型材料。由于石墨烯材料具備比表面積高、導(dǎo)熱性能突出和力學(xué)性能高、電子遷移率高等特點，在超級電容器、傳感器、復(fù)合材料、藥物傳輸?shù)阮I(lǐng)域展現(xiàn)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(zhì)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(yīng)用的關(guān)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(fù)合材料并考察其在吸附中的應(yīng)用，具有重要的意義。磁性微/納米材料可實現(xiàn)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(fù)合制備吸附材料是當(dāng)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(diào)的多孔碳材料為殼制備復(fù)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(yīng)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(jié)構(gòu)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(fù)合，增強了石墨烯的親水性能，且經(jīng)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(fù)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(xué)符合二階函數(shù)，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(jīng)ZnCl2化學(xué)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(guān)鍵致孔步驟中ZnCl2/磁性材料的質(zhì)量比對所得材料性

6、質(zhì)的影響，確立了磁性多孔碳材料的最優(yōu)合成條件。結(jié)果表明，F(xiàn)e3O4@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(nèi)實現(xiàn)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(xué)、吸附等溫線和重復(fù)利用性能等，結(jié)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