鐵氧體-石墨烯復(fù)合材料的制備及吸附性能的研究.pdf

1、鐵氧體作為尖晶石型材料的一種，在陶瓷、壓電、傳感、催化、吸附、醫(yī)藥、信息存儲(chǔ)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，是一類(lèi)重要的無(wú)機(jī)功能材料，近年來(lái)在污水中重金屬離子的去除方面顯示了較高的吸附性能，同時(shí)鑒于本身的磁學(xué)性質(zhì)，可在外磁場(chǎng)條件下實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便、快捷的回收利用。然而傳統(tǒng)物理法和化學(xué)法在制備鐵氧體材料時(shí)往往需要直接或者間接的焙燒處理，因此制備所得的鐵氧體納米材料往往面臨組成和結(jié)構(gòu)不均一、粒徑較大、比表面積較低等問(wèn)題，限制了其在諸多領(lǐng)域的應(yīng)用。同時(shí)也正是因

2、為其本身的磁性，更加劇了其在實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用過(guò)程中的團(tuán)聚，使其性能急劇下降。
　　 鑒于石墨烯優(yōu)異的物化性能和極大的理論比表面積，結(jié)合本實(shí)驗(yàn)室在制備尖晶石納米鐵氧體材料方面的經(jīng)驗(yàn)，將系列尖晶石納米材料與石墨烯復(fù)合，制備了鐵氧體/石墨烯復(fù)合材料，并將其作為重金屬吸附劑用于水中重金屬離子的去除，對(duì)其吸附性能進(jìn)行了研究。
　　 (1)采用成核晶化隔離法和還原氧化路線(xiàn)相結(jié)合的方法，以硼氫化鈉為沉淀劑和還原劑，以金屬鹽和氧化石墨為初

3、始原料，制備了系列鐵氧體/石墨烯重金屬吸附劑，并利用XRD，F(xiàn)T-IR，Raman，SEM，TEM，XPS，TG-DTA等分析手段對(duì)所得吸附劑的組成、結(jié)構(gòu)、形貌等進(jìn)行了分析表征，并對(duì)制備條件進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了尖晶石納米粒子在石墨烯表面的高度均勻分散。
　　 (2)將所得系列鐵氧體/石墨烯吸附劑用于水中重金屬離子的去除，考察了吸附溫度，吸附時(shí)間，以及吸附劑的組成等因素對(duì)吸附性能的影響。結(jié)果表明:(1)復(fù)合材料相較于單純的石墨烯和單純

4、的鐵氧體尖晶石，吸附性能更佳;(2)系列不同種類(lèi)的鐵氧體/石墨烯復(fù)合材料相比，對(duì)于同一重金屬Cr(Ⅵ)離子的吸附性能順序?yàn)镸nFe2O4/rGO＞NiFe2O4/rGO＞ CoFe2O4/rGO;(3)復(fù)合材料中石墨烯百分含量為15％為最佳，吸附的平衡時(shí)間為3.5小時(shí);(4)同一復(fù)合材料隨不同重金屬離子的飽和吸附容量順序?yàn)镻b(Ⅱ)＞ Cu(Ⅱ)＞ Cr(Ⅵ)。
　　 (3)對(duì)復(fù)合材料吸附重金屬離子的行為進(jìn)行動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)分析，