三维氧化石墨烯/明胶海绵的制备与吸附性能研究

发布时间：2022-01-08 16:13

　　三维石墨烯较之石墨烯拥有更加立体的结构,有效减少了石墨烯片层间的堆叠,易于和其他材料进行复合,可以更大限度地发挥石墨烯的优异性能。本课题以明胶为交联剂,制备了明胶交联的氧化石墨烯絮状悬浮液,采用冷冻干燥法除去水分后,制得三维氧化石墨烯/明胶海绵。通过扫描电子显微镜表征了不同氧化石墨烯浓度所制备的海绵的形貌特征,测试了三维氧化石墨烯/明胶海绵对石蜡的吸附性能,并采用二室一级动力学模型来描述三维氧化石墨烯/明胶海绵对石蜡的渗出过程。结果表明,海绵整体呈现明显的三维立体网状结构,当氧化石墨烯浓度为1.5mg/mL时,所制备的三维石墨烯/明胶海绵综合性能较佳,吸附量达到海绵质量的40倍以上;石蜡在快解吸和慢解吸阶段所需要的表观活化能分别为53.92kJ和-10.22kJ。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(05)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

GO/明胶海绵lnk-1/T关系图

制备的6种不同GO浓度的GO/明胶海绵吸附固体石蜡情况见图1，由图可见，吸附量相对较大的为1.5mg/mL(43.88倍）、2.0mg/mL(45.93倍）和2.5mg/mL(44.95倍）3种。因为低GO浓度下制备的海绵内部容易出现大型空洞，远没有高GO浓度下制备的海绵致密与均匀，在吸附时空洞区域分子间作用力较弱；而GO含有大量的羟基、羧基等含氧基团，可以提供大量的吸附位点[14]，因此GO浓度较低的海绵吸附能力有限，无法有效吸附石蜡。由图可见，GO浓度最高的3.0mg/mL的海绵吸附能力也较弱，这可能是由于交联度过大，孔隙减少导致的。2.2 GO/明胶海绵渗出研究

根据式（1）得到石蜡吸附饱和的GO/明胶海绵分别在70℃、80℃和90℃条件下的渗出曲线见图3,GO浓度为1.5mg/mL，加热时长3.5h。从图中可以看出，加热开始后的前一段时间，石蜡的渗出距离随时间的增加迅速增长，为快渗出阶段；加热70min后，渗出距离增长速度变缓，曲线变平滑，为慢渗出阶段。表2为不同温度下GO/明胶海绵对石蜡解吸动力学模型拟合参数，根据表中的相关系数R1，表明以上所采用的动力学模型符合实际的解析过程。从解吸速率上看，随着加热温度上升，渗出曲线中快解吸部分的速率常数得到了提升，但是慢解吸部分的速率常数下降。同时，渗出曲线中慢解吸阶段所占整个解吸过程的比例显著增加。

【参考文献】：
期刊论文
[1]聚氨酯泡沫塑料富集测定地质岩石矿物中微量金[J]. 王景凤,王茂盛,申嘉龄,韩俊丽,胡燕秀,黄红.  有色矿冶. 2018(02)
[2]聚乙烯亚胺交联三维石墨烯制备与吸附性能[J]. 刘红宇,杜西刚,潘炳力,牛青山,张玉清.  河南科技大学学报(自然科学版). 2017(05)
[3]聚氨酯泡沫吸附剂的制备及其在金属离子富集/分离方面的应用[J]. 张振江,祝丽荔,金娟.  材料导报. 2017(05)
[4]氧化石墨烯/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及吸附性能研究[J]. 疏瑞文,喻港,甘颖,谭德新.  化工新型材料. 2016(10)
[5]海绵剂的制备及其研究进展[J]. 张丽娟,郭东艳,唐志书,王梅.  陕西中医学院学报. 2011(03)

硕士论文
[1]氧化石墨烯复合海绵制备及吸附性能研究[D]. 许晓琪.青岛大学 2016



本文编号：3576871