石墨烯水凝膠復合材料的制備及應用研究.pdf

1、應用石墨烯復合材料的吸附及光催化效應進行水污染和電磁波污染治理的研究引起了大家廣泛的關注。為了豐富此領域研究內容，本論文開展了石墨烯水凝膠復合材料的制備及其吸附，光催化和吸波性能的研究。采用水熱法合成了三種質量比的三維結構石墨烯/Fe3O4(G/Fe3O4)水凝膠，探討了G/Fe3O4水凝膠中Fe3O4納米粒子負載量不同對羅丹明B吸附的影響和對電磁波吸收的影響；應用直接冷凍干燥—熱處理的方法制備兩種質量比的三維結構石墨烯/C3N4(G/

2、C3N4)水凝膠，討論了G/C3N4水凝膠中C3N4負載量不同對羅丹明B光催化性能的影響。使用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜分析(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對樣品進行相組成、表面形貌和微觀結構的觀察和分析表征，使用震動樣品磁強計(VSM)對復合材料的磁性能進行了檢測，使用紫外可見光吸收光譜對羅丹明B的吸附和光催化性能進行檢測，使用矢量網(wǎng)格測試儀對電磁波的吸收性能進行檢測。
　　結果表明，

3、G/Fe3O4水凝膠是相互連接的三維多孔結構，其中Fe3O4納米顆粒大約13nm，均勻分散在石墨烯納米片上，并且樣品具有很好的磁學性能，質量比為1:1的G/Fe3O4水凝膠的磁化強度為46.61emu/g，1:2.5的復合物為59.88emu/g，1:4的復合物為65.39emu/g。由于GO納米片和Fe3O4納米粒子的協(xié)同作用，G/Fe3O4復合物不僅對有機染料羅丹明B吸附效率高達99.6％，而且對電磁波也有很好的吸收性能（吸收90%

4、以上的電磁波）。在對羅丹明B的吸附中，不同質量比的復合物對羅丹明B的吸附效果都在99.6%左右，并且由于Fe3O4納米粒子的存在，使得吸附劑和溶液快速的分離開來，便于材料多次循環(huán)使用;在電磁波的吸收中，G/Fe3O4水凝膠在2-20GHz頻率范圍內表現(xiàn)出很寬且強大的波吸收性能，在研究Fe3O4納米粒子負載量對吸波性能的影響中發(fā)現(xiàn)，吸波性能強度順序G/Fe3O4(1:4)>G/Fe3O4(1:2.5)>G/Fe3O4(1:1)。這些數(shù)據(jù)表

5、明基于三維石墨烯和Fe3O4的納米材料制備出了既能吸收電磁波又能對污水處理的一種輕質量、高性能的復合物，并且這種復合物在污水處理中有很好的重復利用性能，具有很高的經濟價值。
　　G/C3N4水凝膠XRD、SEM、TEM表征結果表明：使用這種簡單地方法得到了具有三維結構的G/C3N4復合水凝膠，三維結構的孔洞相對于G/Fe3O4水凝膠的更大并且整齊，C3N4納米片附著在了石墨烯納米片的兩側。樣品的性能測試結果表明G/C3N4復合物對