石墨烯复合材料的构筑及其对泰乐菌素光解特性

发布时间：2017-04-24 23:01

  本文关键词：石墨烯复合材料的构筑及其对泰乐菌素光解特性，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着抗生素在人兽疾病预防以及畜牧养殖上的广泛应用,环境中抗生素残留量也逐渐增大,这将直接或间接的对人类的生命健康和生态环境产生不利的影响。光催化降解作为环境中抗生素主要的去除途径而被国内外学者广泛关注。石墨烯具有较大的比表面积和较高的电子迁移率,所以被广泛应用于催化领域,目前石墨烯经常被用来改性单一的半导体催化剂,从而提高复合物的光催化性能。本文分别制备了多种石墨烯基复合材料,通过SEM(扫描电镜)、TEM(透射电子显微镜)、FTIR(傅里叶变换红外光谱)、XRD(X射线衍射)等多种表征手段观察其表面形态,结构等,同时对其在可见光的条件下对泰乐菌素(TYL)光催化降解性能进行了探讨,主要内容如下：(1)氧化石墨烯(GO)的制备方法为改进的Hummers法。以石墨粉为实验原料,以浓H2SO4、H3PO4和KMn04为氧化剂,通过化学氧化的方法制得氧化石墨烯。通过SEM、XRD、FTIR等表征手段可以得出,氧化石墨烯由单层或多层重叠的层状结构组成,且表面出现褶皱结构,在氧化石墨烯表面可以发现亲水性的-COOH、-OH、C-OH、 C=O、C-O-C等含氧官能团这使得氧化石墨烯具有较好的亲水性。在可见光照射的条件下,氧化石墨烯对泰乐菌素有一定的光降解特性,并且光降解机理可能是由氧化石墨烯表面官能团共价键断裂从而产生自由基所致。(2)分别通过水热法和原位生长法两种方法制备针铁矿/石墨烯的复合材料。通过SEM、XRD、FTIR等表征手段可以看出,呈细针状的针铁矿均匀负载与石墨烯表面,这说明本实验成功的制备出了针铁矿/石墨烯复合物；同时发现,石墨烯表面的含氧基团有一定量的减少,这说明氧化石墨烯被还原为石墨烯。分别对两种制备方法所得的针铁矿/石墨烯复合物进行光降解泰乐菌素的实验,研究结果表明,负载针铁矿后,复合物的光催化性能有明显的提高,且原位生长法制备所得复合物的催化性能优于水热法。通过分析针铁矿/石墨烯复合物的光催化结果可以得出,在该反应体系中,光激发产生了具有强氧化性的羟基自由基(·OH),从而将泰乐菌素氧化为低污染或无污染的最终产物。(3)利用水热法,以Bi(NO3)3·5H2O和Na2WO4·2H2O为原料制备钨酸铋；再利用水热法将Bi2WO6负载于石墨烯上,制备出Bi2WO6/GO复合物,并利用光还原法将Ag负载于Bi2WO6/GO上制备出Ag/Bi2WO6/GO三相复合物。利用SEM、XRD、FTIR、AFM等手段对制备的复合物进行表征分析可得,钨酸铋在扫描电镜下呈花球状,钨酸铋与银均均匀的负载于石墨烯上,这说明钨酸铋及其与石墨烯,银的复合物制备非常成功。研究以上两种复合物对泰乐菌素的光催化降解,实验结果表明,钨酸铋及银的引入对泰乐菌素的降解产生极大的促进作用,且银/钨酸铋/石墨烯的光降解性能最好。通过分析钨酸铋类复合物对泰乐菌素光解机理可得,石墨烯和银单质可以较大程度的降低光生电子-空穴对的复合,同时银单质对界面电荷的转移起到了促进作用,这些作用均导致反应体系中活性组分·02-和·OH的产生,这使得泰乐菌素被最终降解为结构简单、无污染的物质。
【关键词】：石墨烯 泰乐菌素 针铁矿 钨酸铋 光解
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;X505
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-13
• 1 绪论13-25
• 1.1 抗生素13-20
• 1.1.1 抗生素简介及分类13-14
• 1.1.2 抗生素进入环境的途径14-15
• 1.1.3 抗生素对环境的影响15-17
• 1.1.4 环境中抗生素的光解17-18
• 1.1.5 泰乐菌素18-20
• 1.2 石墨烯20-21
• 1.2.1 石墨烯的简介20-21
• 1.2.2 石墨烯基复合材料研究概述21
• 1.3 研究存在的问题21-22
• 1.4 本研究的目的和意义22-23
• 1.5 研究思路23-25
• 2 氧化石墨烯(GO)的制备及其对泰乐菌素的光解特性25-37
• 2.1 实验材料与方法25-29
• 2.1.1 实验试剂与仪器25-26
• 2.1.2 氧化石墨烯的合成与表征26-28
• 2.1.3 氧化石墨烯光解泰乐菌素实验28-29
• 2.1.4 光解泰乐菌素样品检测29
• 2.2 结果与讨论29-34
• 2.2.1 氧化石墨烯表征分析29-33
• 2.2.2 氧化石墨烯对TYL的光解33-34
• 2.2.3 氧化石墨烯光催化机理分析34
• 2.3 本章小结34-37
• 3 针铁矿/石墨烯的制备及其对泰乐菌素的光解特性37-51
• 3.1 实验材料与方法37-40
• 3.1.1 实验试剂与仪器37-38
• 3.1.2 针铁矿/石墨烯的合成与表征38-40
• 3.1.3 针铁矿/石墨烯复合物光解泰乐菌素实验40
• 3.1.4 光解泰乐菌素样品检测40
• 3.2 结果与讨论40-48
• 3.2.1 针铁矿/石墨烯表征分析40-47
• 3.2.2 针铁矿/石墨烯复合材料的光催化降解结果47-48
• 3.2.3 针铁矿/石墨烯复合材料的光催化机理分析48
• 3.3 本章小结48-51
• 4 银/钨酸铋/石墨烯复合物的制备及其对泰乐菌素的光解特性51-63
• 4.1 实验材料与方法52-55
• 4.1.1 实验试剂与仪器52
• 4.1.2 材料制备与表征52-54
• 4.1.3 复合材料光解泰乐菌素实验54-55
• 4.1.4 光解泰乐菌素样品检测55
• 4.2 结果与讨论55-60
• 4.2.1 钨酸铋/石墨烯复合物表征分析55-59
• 4.2.2 钨酸铋/石墨烯复合材料的光催化降解结果59
• 4.2.3 钨酸铋/石墨烯复合材料的光催化机理分析59-60
• 4.3 本章小结60-63
• 5 结论与展望63-65
• 5.1 结论63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-73
• 致谢73-75
• 作者简介及读研期间主要科研成果75

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 ;科学家首次用纳米管制造出石墨烯带[J];电子元件与材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列进展[J];高科技与产业化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本开发出在蓝宝石底板上制备石墨烯的技术[J];硅酸盐通报;2009年04期

5 马圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究进展[J];现代物理知识;2009年04期

6 傅强;包信和;;石墨烯的化学研究进展[J];科学通报;2009年18期

7 ;纳米中心石墨烯相变研究取得新进展[J];电子元件与材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金贵;李振;;石墨烯研究进展[J];化学进展;2009年12期

9 张伟娜;何伟;张新荔;;石墨烯的制备方法及其应用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 万勇;马廷灿;冯瑞华;黄健;潘懿;;石墨烯国际发展态势分析[J];科学观察;2010年03期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 成会明;;石墨烯的制备与应用探索[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

2 钱文;郝瑞;侯仰龙;;液相剥离制备高质量石墨烯及其功能化[A];中国化学会第27届学术年会第04分会场摘要集[C];2010年

3 张甲;胡平安;王振龙;李乐;;石墨烯制备技术与应用研究的最新进展[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第3分册）[C];2010年

4 赵东林;白利忠;谢卫刚;沈曾民;;石墨烯的制备及其微波吸收性能研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第7分册）[C];2010年

5 沈志刚;李金芝;易敏;;射流空化方法制备石墨烯研究[A];颗粒学最新进展研讨会——暨第十届全国颗粒制备与处理研讨会论文集[C];2011年

6 王冕;钱林茂;;石墨烯的微观摩擦行为研究[A];2011年全国青年摩擦学与表面工程学术会议论文集[C];2011年

7 赵福刚;李维实;;树枝状结构功能化石墨烯[A];2011年全国高分子学术论文报告会论文摘要集[C];2011年

8 吴孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和无机石墨烯材料:计算与实验的结合[A];中国化学会第28届学术年会第4分会场摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吴迪;彭海琳;刘忠范;;石墨烯光化学修饰及尺寸效应研究[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 姚耀;石墨烯研究取得系列进展[N];中国化工报;2009年

2 刘霞;韩用石墨烯制造出柔性透明触摸屏[N];科技日报;2010年

3 记者 王艳红;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新华每日电讯;2010年

4 本报记者 李好宇 张們捷(实习) 特约记者 李季;石墨烯未来应用的十大猜想[N];电脑报;2010年

5 证券时报记者 向南;石墨烯贵过黄金15倍 生产不易炒作先行[N];证券时报;2010年

6 本报特约撰稿 吴康迪;石墨烯 何以结缘诺贝尔奖[N];计算机世界;2010年

7 记者 谢荣　通讯员 夏永祥 陈海泉 张光杰;石墨烯在泰实现产业化[N];泰州日报;2010年

8 本报记者 纪爱玲;石墨烯：市场未启 炒作先行[N];中国高新技术产业导报;2011年

9 周科竞;再说石墨烯的是与非[N];北京商报;2011年

10 王小龙;新型石墨烯材料薄如纸硬如钢[N];科技日报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 吕敏;双层石墨烯的电和磁响应[D];中国科学技术大学;2011年

2 罗大超;化学修饰石墨烯的分离与评价[D];北京化工大学;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修饰[D];北京化工大学;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修复机理的理论研究[D];吉林大学;2013年

5 盛凯旋;石墨烯组装体的制备及其电化学应用研究[D];清华大学;2013年

6 姜丽丽;石墨烯及其复合薄膜在电极材料中的研究[D];西南交通大学;2015年

7 姚成立;多级结构石墨烯/无机非金属复合材料的仿生合成及机理研究[D];安徽大学;2015年

8 伊丁;石墨烯吸附与自旋极化的第一性原理研究[D];山东大学;2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧还原电催化剂的理论计算研究[D];武汉大学;2014年

10 王义;石墨烯的模板导向制备及在电化学储能和肿瘤靶向诊疗方面的应用[D];复旦大学;2014年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 詹晓伟;碳化硅外延石墨烯以及分子动力学模拟研究[D];西安电子科技大学;2011年

2 王晨;石墨烯的微观结构及其对电化学性能的影响[D];北京化工大学;2011年

3 苗伟;石墨烯制备及其缺陷研究[D];西北大学;2011年

4 蔡宇凯;一种新型结构的石墨烯纳米器件的研究[D];南京邮电大学;2012年

5 金丽玲;功能化石墨烯的酶学效应研究[D];苏州大学;2012年

6 黄凌燕;石墨烯拉伸性能与尺度效应的研究[D];华南理工大学;2012年

7 刘汝盟;石墨烯热振动分析[D];南京航空航天大学;2012年

8 雷军;碳化硅上石墨烯的制备与表征[D];西安电子科技大学;2012年

9 于金海;石墨烯的非共价功能化修饰及载药系统研究[D];青岛科技大学;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制备[D];上海交通大学;2013年

  本文关键词：石墨烯复合材料的构筑及其对泰乐菌素光解特性，由笔耕文化传播整理发布。

，

本文编号：325109