石墨烯基復合介孔材料的制備及其對亞甲基藍的吸附性能研究.pdf

1、隨著染料污染問題的日趨嚴重，開展污染治理工作顯得尤為迫切。吸附法具有吸附效果好、操作簡便和適用范圍廣等特點，在實際治理過程中得到廣泛的應用。具有單原子厚度的石墨烯擁有較大的比表面積（～2600m2·g-1），且表面擁有豐富的有機官能團，使其具有吸附容量大、吸附效率高等優(yōu)點，在吸附領域表現(xiàn)出巨大的潛在應用價值。但是，石墨烯易發(fā)生團聚現(xiàn)象和氧化石墨烯難以與溶液分離，這大大限制了石墨烯作為吸附劑在染料污染治理方面的應用。
　　制備石墨烯

2、基復合介孔材料是解決上述兩個問題的有效方法。本文采用軟模板法合成納米介孔二氧化硅/石墨烯復合材料，納米介孔二氧化硅的引入阻礙了石墨烯層與層之間的團聚，從而大大提高了石墨烯對亞甲基藍的吸附速率。利用酰胺的形成，采用化學法合成SBA-15/氧化石墨烯復合材料，SBA-15的疏水性解決了氧化石墨烯難以與溶液分離的問題。本文的主要內(nèi)容包括以下兩個部分:
　　(1)制備納米介孔二氧化硅/石墨烯復合材料。以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑，通過調(diào)

3、節(jié)合成體系的pH值，在石墨烯表面形成納米尺寸的介孔二氧化硅。由SEM和TEM圖可知，尺寸均一的介孔二氧化硅均勻地分布在石墨烯表面。將該復合材料應用于亞甲基藍的吸附性能研究。考察了不同pH值、吸附時間、溫度和溶液濃度對復合材料吸附性能的影響。利用動力學模型和等溫吸附模型對實驗數(shù)據(jù)進行擬合，發(fā)現(xiàn)偽二級動力學模型和Langmuir等溫吸附模型更符合實驗結(jié)果;熱力學分析確定了該復合材料對亞甲基藍的吸附是一個吸熱的過程。與石墨烯相比，該復合材料對

4、亞甲基藍表現(xiàn)出更高的吸附速率。
　　(2)制備SBA-15/氧化石墨烯復合材料。對氧化石墨烯和SBA-15分別實現(xiàn)酰氯化和氨基功能化，利用氨基和酰氯形成酰胺的方法，將SBA-15成功負載到氧化石墨烯上。負載上SBA-15的氧化石墨烯能夠通過離心的方法從溶液中分離出來，從而解決了氧化石墨烯在染料污染治理中遇到的問題。將該復合材料應用于亞甲基藍的吸附性能研究。考察了吸附劑用量、溶液濃度和吸附時間對復合材料吸附性能的影響。分別采用偽一級