基于高吸附大分子磁性碳基納米復合材料的制備.pdf

1、近年來，以石墨烯(Graphene)和碳納米管(MWCNTs)為代表的碳基材料吸附劑成為了備受關注的明星材料，主要是因為碳材料優(yōu)良的化學穩(wěn)定性，結構的多樣性，密度低，適合大批量生產(chǎn)等優(yōu)異的特點。但由于石墨烯自身易團聚，在水溶液中分散性較差，并且碳基材料上具有的活性吸附位點數(shù)量較少，這就限制了碳材料進一步有效的應用于污水處理?；诖耍菊撐氖紫韧ㄟ^改進的Hummers法制備表面含有羧基、羥基以及環(huán)氧基團的氧化石墨烯(GO);其次通過物理混

2、雜的方法制備GO-MWCNTs雜化體，MWCNTs在GO層與層之間形成交聯(lián)網(wǎng)絡，拓寬了GO的層間距，使雜化體表面積增加;然后通過化學共沉淀法將Fe3O4磁性微粒沉積在GO-MWCNTs雜化體表面，合成Fe3O4-(GO-MWCNTs)磁性復合材料;進而采用具有豐富官能團的聚賴氨酸(PLL)、海藻酸鈉(SA)及聚谷氨酸(PGA)大分子對Fe3O4-(GO-MWCNTs)復合材料進行表面接枝處理，得到具有豐富吸附位點，較大比表面積的磁性納米

3、碳基-高分子復合材料，并將這三種磁性納米復合材料應用于污水中重金屬離子及有機染料的吸附與分離。
　　1.通過改進的Hummers法首先制各了具有單層片狀結構并且表面含有有限數(shù)量的羧基、羥基、環(huán)氧基等含氧官能團的GO。X-射線衍射(XRD)與透射電鏡(TEM)的表征結果，GO層狀結構已分開，經(jīng)計算，層間距為0.835 nm。
　　2.通過物理混雜的方法制備GO-MWCNTs雜化體。GO與MWCNTs的最佳質(zhì)量比為4∶1。紅外(

4、FT-IR)與掃描電鏡(SEM)的表征結果清晰說明GO與MWCNTs已有效的進行雜化。XRD測試結果表明GO-MWCNTs雜化體層間距為0.847 nm，這顯然高于GO的層間距。
　　3.通過化學共沉淀法合成Fe3O4-(GO-MWCNTs)磁性雜化體。Fe3O4與GO-MWCNTs雜化體的最佳質(zhì)量比為3.2∶1～3.8∶1。FT-IR、SEM、熱失重(TGA)測試表明Fe3O4已經(jīng)通過Fe-O配位鍵分散到GO-MWCNTs雜化體

5、表面。
　　4.使用PLL對Fe3O4-(GO-MWCNTs)復合材料進行表面接枝處理，制備磁性PLL-Fe3O4-(GO-MWCNTs)納米復合材料。FT-IR、TGA表征結果顯示PLL已經(jīng)通過酰胺鍵接枝到Fe3O4-(GO-MWCNTs)磁性雜化體表面。PLL的加入不僅大大提高了復合材料的活性吸附位點，而且提高了復合材料在水中的分散性。將該復合材料用于水溶液中陽離子染料亞甲基藍(MB)、陰離子染料檸檬黃及重金屬離子Pb(Ⅱ)的

6、吸附和分離，實驗結果表明在最優(yōu)吸附條件下，PLL-Fe3O4-(GO-MWCNTs)對MB最大吸附量計算為561.80mg·g-1，對檸檬黃最大吸附量計算為775.19 mg·g-1，對Pb(Ⅱ)最大吸附量計算為1038.42mg·g-1。
　　5.使用SA對Fe3O4-(GO-MWCNTs)復合材料進行表面修飾，制備磁性SA-Fe3O4-(GO-MWCNTs)納米復合材料。FT-IR、TGA表征結果顯示SA已經(jīng)包埋Fe3O4-(

7、GO-MWCNTs)磁性雜化體形成小球。將該復合小球用于MB溶液及含二價重金屬離子Cu(Ⅱ)、Cd(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)溶液的吸附和分離實驗。實驗結果表明選取最優(yōu)的吸附條件，該復合小球?qū)B的最大吸附量計算為632.91mg·g-1，對二價重金屬離子的吸附能力大小為Cu(Ⅱ)＞Cd(Ⅱ)＞Ni(Ⅱ)。
　　6.使用PGA對Fe3O4-(GO-MWCNTs)復合材料進行表面接枝處理，制備磁性PGA-Fe3O4-(GO-MWCNTs)納米