GO及Co/rGO磁性复合材料的制备及其离子吸附性能研究
发布时间：2022-01-16 03:10
本文在深入调研氧化石墨烯及其复合材料的制备技术、在吸附领域的应用研究的基础上,首次系统地研究GO对碱金属离子的吸附特性并成功利用吸附-原位还原法制备了金属/还原氧化石墨烯新型磁性吸附复合材料,该材料显示了优异的对Cu2+吸附性能。首先采用改进Hummers法制备氧化石墨,水溶液中超声剥离处理获得氧化石墨烯分散液,通过多种手段对氧化石墨烯材料进行了表征,并考察了氧化石墨烯对不同碱金属离子的吸附特性。然后利用吸附-原位还原法制备不同形貌Co/rGO磁性复合材料。考察了 Co/rGO复合材料对铜离子的吸附性能及其吸附热力学、动力学。（1）鳞片石墨为原料,利用改进Hummers法制备氧化石墨,后超声分散剥离成氧化石墨烯纳米片。利用SEM、FT-IR、Raman、XRD和TG-MS对氧化石墨烯的结构和热稳定性。研究表明,氧化石墨烯为层状结构,表面存在大量褶皱;氧含量高达42.66%,—COOH所占含氧基团含量最高,有利于发生离子交换反应。（2）针对氧化石墨烯对于碱金属离子的吸附机理,采用改进Hummers法制备氧化石墨烯纳米片,并用作吸附剂从溶液中去除Li+、Na+、K+、Rb+和Cs+。结果表...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：130 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
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?ＧＯ及Ｃｏ／ｒＧＯ磁性复合材料的制备及其离子吸附性能研究???翁??ＨＯＯＣ?ＨＯＯＣ?０〇〇Ｃ?〇ＯＯＣ?＾??图１．５?ＧＯ的结构（ａ）?ＣＯ与金属阳离子的相互作用（ｂ）??Ｆｉｇｕｒｅ?１．５?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ＧＯ?（ａ）?Ｉｔｓ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｗｉｔｈ?ｍｅｔａｌ?ｃａｔｉｏｎｓ?（ｂ）｜４ｙ｜??作为吸附过程的另一种重要机制，ＧＯ表面一ＣＯＯＨ或一ＯＨ基团上Ｈ＋与??Ｐｂ２１?旬的离子交换作用在ＧＯ上Ｐｂ２＋的吸附中起主要作用，相关反应可用下列方??程式表示：一?（ＣＯ）ＯＨ?＋?Ｐｂ２＋——（ＣＯ）ＯＰｂ—?＋?Ｈ＋??２—（ＣＯ）ＯＨ?＋?Ｐｂ２＋——（ＣＯ）ＯＰｂＯ（ＯＣ）—?＋?２Ｈ＿??可以看出，随着交换反应的进行，Ｈ＋逐渐释放到溶液中，也为平衡时溶液??ｐＨ值低于初始值的现象提供了解释［５５］。??此外，金属离子与含氧基团之间的络合作用也被证实在ＧＯ上Ｐｂ２＋的吸附中??发挥主要作用。Ｐｂ２＋通过同时键合边缘的一ＣＯＯＨ或一０Ｈ桥接不同的ＧＯ片。??利用密度泛函理论计算得到Ｐｂ２＋与ＧＯ纳米片上１个和２个一ＣＯＯＨ的结合能分??别为１４．７ｋｃａｌ／ｍｏｌ和１８．７ｋｃａｌ／ｍｏｌ，远高于其他类型的含氧基团，暗示？１＾＿倾向??于与２个一ＣＯＯＨ基团结合［５６］（图１．６）。??１４??
【参考文献】：
期刊论文
[1]用盐湖卤水生产氯化钾反浮选冷结晶工艺流程[J]. 张文明,张正霞,石春江. 化工管理. 2019(14)
[2]酸改性对膨润土结构及重金属吸附性能的影响[J]. 董华绘,齐瑞石,王晓焕,赵永德. 非金属矿. 2019(02)
[3]氧化石墨烯基复合材料对Cr（Ⅵ）的吸附研究[J]. 李冬坤,单凤君,王双红. 化工新型材料. 2019(02)
[4]含锂卤水中锂资源高效利用与绿色分离的新型萃取体系[J]. 李丽娟,彭小五,时东,张利诚,李慧芳,宋富根,聂锋,姬连敏,宋雪雪,曾忠民. 盐湖研究. 2018(04)
[5]改性氧化石墨烯对废水中重金属的吸附研究进展[J]. 宋园,刘古月,戴康. 广东化工. 2018(10)
[6]热还原石墨烯的制备及其对重金属Pb2+的吸附性[J]. 王艳春,曾效舒,敖志强,袁秋红,杨文庆,沈佐健. 材料工程. 2017(10)
[7]热还原石墨烯对Cr（Ⅵ）离子的吸附性能[J]. 李静萍,仝云霄,张念,刘洋,颜会全. 环境工程学报. 2017(04)
[8]氧化石墨烯对环境污染物的吸附行为及吸附机理[J]. 杜佳媛,魏永鹏,刘菲菲,代燕辉,赵建,王震宇. 地球科学进展. 2016(11)
[9]磷酸盐沉淀法从低浓度含锂溶液中回收锂的研究[J]. 陈若葵,王杜,谭群英,唐红辉,李长东. 矿冶工程. 2016(05)
[10]氧化石墨烯/SiO2复合材料对Cd（Ⅱ）的吸附[J]. 李仕友,熊凡,王亮,王晔,谢水波. 复合材料学报. 2017(06)
博士论文
[1]石墨烯材料的化学调控、组装及其性能研究[D]. 陈武峰.中国科学技术大学 2014
[2]石墨烯及其氧化物的表面结构和性质的调控[D]. 刘芝婷.华东理工大学 2014
[3]石墨烯的宏量制备、可控组装及电化学性能研究[D]. 吕伟.天津大学 2012
硕士论文
[1]石墨烯/金属基纳米颗粒杂化材料的制备及应用研究[D]. 李美秀.青岛大学 2018
[2]石墨烯对不同纤维织物负载整理及电性能研究[D]. 沈伟峰.天津工业大学 2017
[3]氧化石墨烯复合材料的制备及其对铅离子的吸附性能研究[D]. 孟晗.南京理工大学 2017
[4]氧化石墨烯及其复合物在表面增强拉曼光谱中的研究[D]. 于凤银.吉林大学 2012
本文编号：3591819
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院过程工程研究所)北京市
【文章页数】：130 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２?ＧＯ制备机理图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．２?ＧＯ?ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｄｉａｇｒａｍ１６１??
?第１章引言???１．１．３．１?ＧＯ对金属离子的吸附机理??ＧＯ对金属离子的作用主要依赖于其表面含氧基团及基面芳烷基的７ＷＴ共轭??结构。含氧基团对亲水性基团有较强亲和作用，而芳烷基中的共轭结构更倾向十??与疏水性基团相互作用［５２］。??ＧＯ与金属离子的作用机理Ｋ要有络合作用（Ｃｏｍｐｌｅｘａｔｉｏｎｌｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）、静电??作用（Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）、离子交换作用（Ｉｏｎ?ｅｘｃｈａｎｇｅｌｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）、阳离Ｔ－７ｔ??键作川（Ｃａｔｉｏｎ－７ｒ?ｂｏｎｄｉｎｇ?Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ）＇：’？：，术意图如图?１．４?所示。??ｐＨ较低时，酸性减弱促进ＧＯ的表面电离，负电性增大，此时静电作用在??ＧＯ吸附金属离子中发挥主要作用。随着ｐＨ继续增大，ＧＯ表面的一０Ｈ可以１?ｊ??金属离子配位形成络合物，离子交换及络合作用开始成为主导因素１５３］。??格合作丨丨丨?Ｊ?（?Ａ??—？?＜—參??＞?Ｈ０＇ｓＯ＞??ｍ?Ａ舰作＂Ｉ?ＪＬ??＊??＋?ＨＩＭ！?ｒ－－＊??作ＨＩ?．??？?—?＊??細离Ｉ＇??ＯＨ??离ｆ？交换?〇ａ??、＇０??图１．４?ＧＯ与金属离子作用机理示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?１．４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ?ｍｅｃｈａｎｉｓｍ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ＧＯ?ａｎｄ?ｍｅｔａｌ?ｉｏｎｓ１５４１??图１．５显示了?Ｃｕ２－与ＧＯ片的相互作用机理。静电引力为金属阳离子在呈负??电性ＧＯ纳米片上的吸附提供主要动力Ｌ４７ｊ。??１３??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]用盐湖卤水生产氯化钾反浮选冷结晶工艺流程[J]. 张文明,张正霞,石春江. 化工管理. 2019(14)
[2]酸改性对膨润土结构及重金属吸附性能的影响[J]. 董华绘,齐瑞石,王晓焕,赵永德. 非金属矿. 2019(02)
[3]氧化石墨烯基复合材料对Cr（Ⅵ）的吸附研究[J]. 李冬坤,单凤君,王双红. 化工新型材料. 2019(02)
[4]含锂卤水中锂资源高效利用与绿色分离的新型萃取体系[J]. 李丽娟,彭小五,时东,张利诚,李慧芳,宋富根,聂锋,姬连敏,宋雪雪,曾忠民. 盐湖研究. 2018(04)
[5]改性氧化石墨烯对废水中重金属的吸附研究进展[J]. 宋园,刘古月,戴康. 广东化工. 2018(10)
[6]热还原石墨烯的制备及其对重金属Pb2+的吸附性[J]. 王艳春,曾效舒,敖志强,袁秋红,杨文庆,沈佐健. 材料工程. 2017(10)
[7]热还原石墨烯对Cr（Ⅵ）离子的吸附性能[J]. 李静萍,仝云霄,张念,刘洋,颜会全. 环境工程学报. 2017(04)
[8]氧化石墨烯对环境污染物的吸附行为及吸附机理[J]. 杜佳媛,魏永鹏,刘菲菲,代燕辉,赵建,王震宇. 地球科学进展. 2016(11)
[9]磷酸盐沉淀法从低浓度含锂溶液中回收锂的研究[J]. 陈若葵,王杜,谭群英,唐红辉,李长东. 矿冶工程. 2016(05)
[10]氧化石墨烯/SiO2复合材料对Cd（Ⅱ）的吸附[J]. 李仕友,熊凡,王亮,王晔,谢水波. 复合材料学报. 2017(06)
博士论文
[1]石墨烯材料的化学调控、组装及其性能研究[D]. 陈武峰.中国科学技术大学 2014
[2]石墨烯及其氧化物的表面结构和性质的调控[D]. 刘芝婷.华东理工大学 2014
[3]石墨烯的宏量制备、可控组装及电化学性能研究[D]. 吕伟.天津大学 2012
硕士论文
[1]石墨烯/金属基纳米颗粒杂化材料的制备及应用研究[D]. 李美秀.青岛大学 2018
[2]石墨烯对不同纤维织物负载整理及电性能研究[D]. 沈伟峰.天津工业大学 2017
[3]氧化石墨烯复合材料的制备及其对铅离子的吸附性能研究[D]. 孟晗.南京理工大学 2017
[4]氧化石墨烯及其复合物在表面增强拉曼光谱中的研究[D]. 于凤银.吉林大学 2012
本文编号：3591819
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