石墨烯纳米复合材料的制备及其在吸附有机染料中的应用

发布时间：2017-10-17 21:20

  本文关键词：石墨烯纳米复合材料的制备及其在吸附有机染料中的应用

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【摘要】：石墨烯(Graphene)因其具有巨大的比表面积、表面丰富的含氧官能团而呈现出极强的吸附能力,在处理染料废水方面具有巨大的潜在应用价值。而石墨烯因其自身的团聚现象所导致的吸附能力低下和吸附平衡过久等问题在一定程度上限制了石墨烯的实际应用。将石墨烯与其它材料进行复合不仅可以解决上述两个问题而且可以进一步增强材料的整体功能。磁性石墨烯与壳聚糖的复合可以让材料更具吸附性,而且材料本身对环境也是十分友好的。将磁性石墨烯(石墨烯与Fe304复合材料)封装进藻酸钙中,获得G-Fe3O4CA复合水凝胶,极大地增加了对染料的吸附能力,同时磁性的加入也使得材料易于分离。G-SnS2-Mg(OH)2纳米复合材料可以具有更大的比表面积,吸附性能更加优良。(1) ZnFe204@CS/GO纳米复合材料去除水溶液中碱性品红的研究本实验通过将磁性壳聚糖包裹于氧化石墨烯片层中得到了一种新型石墨烯的纳米复合材料。ZnFe2O4@CS/GO作为吸附剂应用于吸附水体中碱性品红溶液。ZnFe2O4@CS/GO之所以吸附量较高是因为磁性壳聚糖负载在了氧化石墨烯上ZnFe2O4@CS/GO受pH值影响较大,表明该吸附反应是一种离子交换机制反应。该吸附遵循Lagergren准二阶动力学以及平衡时数据符合Langmuir等温线。因此.这种新型ZnFe2O4@CS/GO吸附剂材料因为它的高效、快速、环保的吸附过程以及磁选的特性在去除水中染料有巨大的潜力。(2) G-Fe3O4CA纳米复合材料去除水溶液中亚甲基蓝的研究通过将磁性石墨烯(石墨烯与Fe304复合材料)封装进藻酸钙中,获得G-Fe3O4/CA复合水凝胶应用作为吸附剂去除水溶液的MB. G-Fe3O4/CA对MB有很好的吸附能力。该吸附几乎不依赖于pH,遵循Lagergren准二阶动力学以及平衡时数据符合Langmuir等温线。是一个自发的过程。因此,这种新型G-Fe3O4/CA作为环保又经济的吸附剂很有前景。(3) G-SnS2-Mg(OH)2纳米复合材料的制备以及其吸附水体中亚甲基蓝的研究这项工作制备了石墨烯-SnS2-Mg(OH)2内米复合材料以及其吸附水体中亚甲基蓝的研究。对该材料在吸附亚甲基蓝时吸附剂用量、染料浓度、平衡时间和动力学进行研究。使用傅里叶变换红外光谱、X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、电子扫描显微镜以及电子透射显微镜对吸附剂材料进行了表征。平衡吸附数据准合于Langmuir等温线以及G-SnS2-Mg(OH)2的最大吸附能力为275.51 mg/ g。平衡吸附数据适合于在pseudo-second-order动力学方程说明G-SnS2-Mg(OH)2纳米复合材料有较高的动态吸附速率。
【关键词】：石墨烯 壳聚糖 海藻酸钙 氢氧化镁 复合材料 吸附 动力学 热力学
【学位授予单位】：浙江师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;TB33
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 纳米吸附材料11-16
• 1.2.1 基于氧化物的纳米吸附材料11-13
• 1.2.2 基于碳材料的纳米吸附材料13-14
• 1.2.3 基于磁性纳米颗粒的纳米吸附材料14
• 1.2.4 基于复合材料的纳米吸附材料14-16
• 1.3 石墨烯及其性能16-17
• 1.3.1 电学性能16
• 1.3.2 力学性能16
• 1.3.3 热学性能16-17
• 1.3.4 吸附性能17
• 1.4 石墨烯复合材料及其在染料处理领域的应用17-18
• 1.4.1 石墨烯复合材料17
• 1.4.2 石墨烯复合材料在在染料处理领域的应用17-18
• 1.5 课题研究目标、内容及意义18-20
• 第二章 实验部分20-28
• 2.1 实验试剂与仪器20-22
• 2.1.1 实验试剂20-21
• 2.1.2 实验仪器21-22
• 2.2 样品表征分析22
• 2.3 有机染料脱色实验22-23
• 2.3.1 碱性品红吸附实验22
• 2.3.2 甲基蓝的吸附实验22-23
• 2.4 实验数据分析23-28
• 2.4.1 配制有机染料溶液以及绘制标准曲线23-24
• 2.4.2 去除率计算24
• 2.4.3 吸附量计算24
• 2.4.4 动力学分析24-25
• 2.4.4.1 Lagergren准一阶吸附动力学模型24-25
• 2.4.4.2 Lagergren准二阶吸附动力学模型25
• 2.4.5 吸附等温线25-26
• 2.4.6 热力学分析26-28
• 第三章 锌铁氧体修饰壳聚糖—氧化石墨烯复合材料去除水溶液中碱性品红的研究28-41
• 3.1 引言28-29
• 3.2 实验方法29-31
• 3.2.1 材料的合成29-30
• 3.2.1.1 氧化石墨烯的合成29
• 3.2.1.2 ZnFe_2O_4@CS的合成29-30
• 3.2.2 吸附试验30-31
• 3.2.3 实验重复性31
• 3.3 结果与讨论31-40
• 3.3.1 表征31-34
• 3.3.1.1 ZnFe_2O_4@CS/GO复合材料的SEM和XRD分析31-32
• 3.3.1.3 ZnFe_2O_4@CS/GO复合材料的红外分析32-33
• 3.3.1.4 ZnFe_2O_4@CS/GO复合材料的能谱分析33-34
• 3.3.2 石墨烯吸附性能研究34-40
• 3.3.2.1 pH值对吸附剂碱性品红的影响34-35
• 3.3.2.2 吸附剂用量对吸附碱性品红的影响35-36
• 3.3.2.3 吸附动力学36-37
• 3.3.2.4 吸附等温线模型37-39
• 3.3.2.5 吸附温度对吸附碱性品红的影响39-40
• 3.4 本章小结40-41
• 第四章 G-Fe_3O_4/CA复合材料去除水溶液中亚甲基蓝的研究41-53
• 4.1 引言41-42
• 4.2 实验方法42-43
• 4.2.1 磁性石墨烯基复合海藻酸钙材料的合成42-43
• 4.2.1.1 氧化石墨烯的制备42
• 4.2.1.2 G-Fe_3O_4/CA复合水凝胶的制备42-43
• 4.2.2 亚甲基蓝吸附实验43
• 4.3 结果与讨论43-52
• 4.3.1 表征43-46
• 4.3.1.1 材料SEM和XRD分析43-44
• 4.3.1.2 复合材料的红外分析44-45
• 4.3.1.3 复合材料的XPS分析45-46
• 4.3.2 亚甲基蓝吸附研究46-52
• 4.3.2.1 溶液pH对复合材料吸附的影响46-47
• 4.3.2.2 吸附剂用量对吸附亚甲基蓝的影响47-48
• 4.3.2.3 吸附动力学48-50
• 4.3.2.4 吸附等温线50-52
• 4.4 本章小结52-53
• 第五章 G-SnS_2-Mg(OH)_2复合材料去除水溶液中亚甲基蓝的研究53-65
• 5.1 引言53-54
• 5.2 实验方法54-55
• 5.2.1 材料的合成54
• 5.2.1.1 氧化石墨烯的合成54
• 5.2.1.2 G-SnS_2-Mg(OH)_2纳米复合材料的制备54
• 5.2.2 MB吸附实验54-55
• 5.3 结果与讨论55-64
• 5.3.1 表征55-58
• 5.3.1.1 G-SnS_2-Mg(OH)_2复合材料的SEM和XRD分析55-56
• 5.3.1.2 G-SnS_2-Mg(OH)_2复合材料的红外分析56-57
• 5.3.1.3 G-SnS_2-Mg(OH)_2复合材料的能谱分析57-58
• 5.3.2 石墨烯吸附性能研究58-64
• 5.3.2.1 pH值对吸附剂吸附亚甲基蓝的影响58-59
• 5.3.2.2 吸附剂用量对吸附亚甲基蓝的影响59-60
• 5.3.2.3 吸附动力学60-62
• 5.3.2.4 吸附等温线模型62-64
• 5.3.2.5 吸附温度对吸附亚甲基蓝的影响64
• 5.4 本章小结64-65
• 第六章 结论与展望65-66
• 6.1 结论65
• 6.2 展望65-66
• 参考文献66-78
• 致谢78-79
• 攻读学位期间发表的学位论文79-80

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