多功能化磁性-石墨烯復合納米材料的合成及其在水微污染物處理中的應用.pdf

1、尋找、設計與合成新的材料用于水中微污染物的檢測和深度凈化具有重要的科學意義和實踐價值。本文基于磁性納米粒子的磁分離和磁控導向性,以及石墨烯特有的高效吸附性,將磁性納米粒子和石墨烯的復合物作為水中微量污染物處理的載體材料,通過在其表面進一步復合組裝Au和Ag等貴金屬納米粒子、TiO2或Ag@AgCl等第三功能組分,得到幾個多功能化的復合納米材料體系,并初步研究了該復合材料體系一步富集、檢測、磁分離與原位降解凈化水中含苯環(huán)類有機污染物的效果

2、。
　　論文的主要內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.采用逐步原位生長法制備了Fe3O4-rGO-M(M=Au and Ag)復合材料,并通過TEM,FESEM,XRD,FTIR,XPS,VSM,TG-DTG和UV-Vis對其結(jié)構(gòu)進行了表征。以NaBH4還原對硝基苯酚(4-NP)的反應為模型,探討了Fe3O4-rGO-M復合材料一步富集、拉曼檢測、磁分離與原位催化還原4-NP,并且收集有用反應產(chǎn)物對氨基苯酚(4-AP)的效果。結(jié)果表明

3、分別以Fe3O4-rGO-Au和Fe3O4-rGO-Ag為催化劑:NaBH4還原4-NP至反應完全需要10min和15min;對水溶液中4-NP的吸附量分別為170mg/g和148mg/g,對4-AP的回收量分別為447mg/g和440mg/g;該反應的催化均為一級動力學反應,其反應速率常數(shù)分別為0.4964 min-1和0.2310 min-1;該復合材料重復使用8次后仍然具有很好的催化活性。
　　2.采用溶膠-凝膠法在表面包覆

4、了SiO2的磁基體Fe3O4上負載TiO2,得到單分散的、粒徑約為70nm的Fe3O4@SiO2@TiO2復合材料;經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾后與羧基化氧化石墨烯(GO-COOH)進行化學鍵偶聯(lián)復合,得到了復合材料Fe3O4@SiO2@TiO2/GO,并利用TEM,XRD,XPS,VSM,FTIR,TG-DTG和UV-Vis等對產(chǎn)物進行了表征。以羅丹明B(RhB)為模擬污染物,探討了該復合材料一步富集、磁分離與原位光催化降解RhB的效果,結(jié)果表明

5、該復合材料對RhB的吸附量為63％,光照120 min后,原位光催化降解率可達92%,該材料重復使用5次后其光催化降解率只減少了約3.69%,具有環(huán)境友好的優(yōu)勢。
　　3.通過依次在GO上原位沉積Fe3O4和AgCl,首先制備了rGO/Fe3O4/AgCl復合材料,經(jīng)光照后,得到了rGO/Fe3O4/Ag@AgCl復合材料,并利用TEM,SEM,EDX,XRD和UV-Vis等對產(chǎn)物進行了表征。以RhB為研究對象,探討了rGO/Fe

6、3O4/Ag@AgCl一步富集、拉曼檢測、磁分離與原位光催化降解RhB的效果,結(jié)果表明所制備的復合材料rGO/Fe3O4/Ag@AgCl對RhB的吸附量為47%,光照50 min后,原位光催化降解率可達98%,并通過SERS對其催化降解過程進行了跟蹤;此外,rGO/Fe3O4/Ag@AgCl經(jīng)磁分離后可以重復使用,具有環(huán)境友好的優(yōu)勢。
　　4.采用靜電吸附層層組裝技術(shù)在修飾有氨基的硅基底上進行GO-COOH與金納米棒(Au nan