石墨烯復合材料的制備及吸附性能研究.pdf

1、石墨烯是一種蜂窩狀晶格結構的碳納米材料，具有較大的石墨層平面、獨特的二維結構和孔徑分布。石墨烯的比表面積可高達2630m2/g，具備良好的化學穩(wěn)定性、機械性能及十分高的吸附容量等，這些性能使得石墨烯成為最具潛力的吸附材料?；谑﹥?yōu)異的特性，可利用石墨烯合成復合吸附材料，利用協(xié)同作用來加強復合材料在吸附、還原及電子傳遞等方面的能力，能更有效的進行重金屬離子和有機污染物的去除，在水體吸附凈化處理上具有很好的應用前景。本文以石墨烯為基體，

2、分別制備了氧化石墨烯/凹凸棒石（GO/APTG）、還原氧化石墨烯/凹凸棒石-零價鐵（rGO/APT-nZVI）和還原氧化石墨烯/聚苯胺（rGO/PANI）等復合材料，探討了復合材料對重金屬離子和有機染料的去除性能及機理。主要研究內容如下：
　?。?）通過十六烷基三甲基溴化銨（CTAB）改性的凹凸棒石（APTG）合成GO/APTG復合材料，并對陽離子染料亞甲基藍（MB）和羅丹明B（RB）進行了吸附性能的研究，通過動力學模型和熱力學模

3、型對吸附過程進行分析。結果表明：單一染料吸附過程中，對MB的平衡吸附容量高達293mg/g，吸附率為97.7%，對RB平衡吸附容量為252mg/g，吸附率為84%。在MB和RB的二元染料中，吸附存在競爭關系，GO/APTG復合材料對MB的吸附效果好于RB，對MB的吸附容量為251mg/g，吸附率可達到84%。MB和RB在單一染料或二元染料中均滿足準二級動力學和Langmuir等溫吸附方程。
　?。?）以rGO/APT為載體，利用化

4、學液相還原法合成負載型納米零價鐵，并研究rGO/APT-nZVI復合材料對胭脂紅和其它有機染料的脫色效果和降解機理?？疾炝擞绊懨撋Ч闹饕蛩兀◤秃喜牧系谋壤H值、溫度、吸附時間等），通過動力學模型和熱力學模型對降解脫色過程進行分析。結果表明：復合材料對胭脂紅和其它有機染料有良好的化學降解效果并具有降解長效性，當rGO/APT與nZVI的質量比為1:2時，對胭脂紅的平衡吸附容量為158.5mg/g，去除率可到達95.9%。且rGO

5、/APT-nZVI復合材料對胭脂紅的降解脫色過程滿足準二級動力學和Langmuir等溫吸附方程，通過Langmuir等溫吸附方程得到理論最大吸附容量可達到400mg/g。
　　（3）采用水熱法合成三維rGO/PANI復合材料，分別考查了復合材料對有機染料結晶紫和重金屬Cr(VI)的去除性能，研究了影響復合材料對兩類污染物去除性能的主要因素及不同去除機理，通過動力學模型和熱力學模型對去除過程進行分析。結果表明：復合材料在PANI與G

6、O的質量比為1:1，pH=10時，對結晶紫的吸附容量為119.6mg/g，pH=2時，對重金屬Cr(VI)的吸附容量能達到97.7mg/g，在鹽溶液中，也能保持較好的吸附效果。三維rGO/PANI復合材料對Cr(VI)的去除過程滿足準二級動力學和Langmuir等溫吸附方程。利用使用后的吸附劑作為電極材料，吸附結晶紫的復合材料比電容達到118F/g，而吸附Cr(VI)的比電容達到178F/g，這為此類吸附材料的循環(huán)利用提供新的研究思路。