三维石墨烯海绵和气凝胶材料的制备及吸附性能研究
发布时间：2021-04-22 10:45
近年来,原油及有机液体泄漏事故频发,严重污染水体资源,直接威胁海洋生物和人类的健康。石墨烯（RGO）由于其固有的疏水性、大的比表面积和优异的化学稳定性,而用于制备高性能吸附材料。但是,如何通过有效调控石墨烯的孔隙结构及表面亲疏水性,最大限度地发挥石墨烯的优良特性,实现大容量、快速率、选择性吸附等目的,有待研究者深入地探索。在实际应用中,石墨烯基吸附材料还会遭受温度变化、酸碱环境、循环使用性能等考验。基于此系列问题,本论文旨在从石墨烯的自身结构和性能出发,通过模板法和自组装法制备两种不同的三维石墨烯多孔吸附材料,分析其润湿性、稳定性、吸附能力及可循环使用性等,综合探究石墨烯材料在污水处理中的应用。具体的研究内容及结果如下:1、通过模板法制备石墨烯海绵材料,以多孔的高分子聚氨酯（PU）海绵为模板,采用一步浸提法,将RGO负载在海绵基体上。首先,采用两种常用方法制备石墨烯,分别是化学试剂（水合肼）还原法和高温还原法制备的CRGO和HRGO,通过扫描电镜（SEM）、X-射线衍射仪（XRD）、拉曼光谱（Raman）和比表面积测试仪（BET）证实:与CRGO相比,HRGO具有更膨胀的片层结构、更宽...
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 水体污染
1.2.1 水体污染简介
1.2.2 水体污染的处理方法
1.2.3 吸附材料
1.3 二维石墨烯
1.3.1 石墨烯的结构
1.3.2 石墨烯的制备方法
1.3.3 石墨烯的性能
1.3.4 石墨烯的应用
1.4 三维石墨烯材料
1.4.1 三维石墨烯材料的制备优势
1.4.2 三维石墨烯材料的制备方法
1.4.3 三维石墨烯材料在污水处理中的应用
1.5 课题研究思路及内容
第二章 实验部分
2.1 实验原料、试剂及设备
2.1.1 实验原料及试剂
2.1.2 实验设备
2.2 样品表征及性能测试
2.2.1 石墨烯还原性分析
2.2.2 表面结构及性质
2.2.3 润湿性测试
2.2.4 吸附实验
2.2.5 稳定性实验
2.2.6 机械压缩性能测试
2.2.7 热稳定性测试
第三章 模板法超疏水石墨烯海绵的制备及吸附性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 还原氧化石墨烯的制备
3.2.2 还原氧化石墨烯/聚氨酯海绵的制备
3.2.3 还原氧化石墨烯/聚氨酯海绵的表面改性
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 氧化石墨烯还原性分析
3.3.2 RGO/PU海绵表面结构分析
3.3.3 RGO/PU海绵的润湿性
3.3.4 RGO/PU海绵的吸附性能
3.3.5 RGO/PU海绵的油水分离
3.3.6 RGO/PU海绵的稳定性
3.4 小结
第四章 自组装法石墨烯气凝胶的制备及吸附性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 水合肼还原氧化石墨烯气凝胶的制备
4.2.2 维生素C还原氧化石墨烯气凝胶的制备
4.2.3 水热还原氧化石墨烯气凝胶的制备
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 氧化石墨烯还原性分析
4.3.2 RGO气凝胶形成机制分析
4.3.3 RGO气凝胶表面结构分析
4.3.4 RGO气凝胶润湿性测试
4.3.5 RGO气凝胶吸附性能
4.4 小结
第五章 自组装法超疏水支撑型石墨烯气凝胶的制备及吸附性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 还原氧化石墨烯气凝胶的制备
5.2.2 氮掺杂的纤维素/还原氧化石墨烯气凝胶的制备
5.2.3 氮掺杂的碳纤维/还原氧化石墨烯气凝胶的制备
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 氧化石墨烯还原性分析
5.3.2 支撑型RGO气凝胶表面形貌分析
5.3.3 支撑型RGO气凝胶的润湿性
5.3.4 支撑型RGO气凝胶的吸附性能
5.3.5 支撑型RGO气凝胶的机械性能
5.3.6 支撑型RGO气凝胶的热稳定性
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的主要研究成果
【参考文献】：
博士论文
[1]石墨烯衍生物及其复合材料的制备与性能研究[D]. 赵昕.东华大学 2013
本文编号：3153640
【文章来源】：太原理工大学山西省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 引言
1.2 水体污染
1.2.1 水体污染简介
1.2.2 水体污染的处理方法
1.2.3 吸附材料
1.3 二维石墨烯
1.3.1 石墨烯的结构
1.3.2 石墨烯的制备方法
1.3.3 石墨烯的性能
1.3.4 石墨烯的应用
1.4 三维石墨烯材料
1.4.1 三维石墨烯材料的制备优势
1.4.2 三维石墨烯材料的制备方法
1.4.3 三维石墨烯材料在污水处理中的应用
1.5 课题研究思路及内容
第二章 实验部分
2.1 实验原料、试剂及设备
2.1.1 实验原料及试剂
2.1.2 实验设备
2.2 样品表征及性能测试
2.2.1 石墨烯还原性分析
2.2.2 表面结构及性质
2.2.3 润湿性测试
2.2.4 吸附实验
2.2.5 稳定性实验
2.2.6 机械压缩性能测试
2.2.7 热稳定性测试
第三章 模板法超疏水石墨烯海绵的制备及吸附性能研究
3.1 引言
3.2 实验部分
3.2.1 还原氧化石墨烯的制备
3.2.2 还原氧化石墨烯/聚氨酯海绵的制备
3.2.3 还原氧化石墨烯/聚氨酯海绵的表面改性
3.3 实验结果与讨论
3.3.1 氧化石墨烯还原性分析
3.3.2 RGO/PU海绵表面结构分析
3.3.3 RGO/PU海绵的润湿性
3.3.4 RGO/PU海绵的吸附性能
3.3.5 RGO/PU海绵的油水分离
3.3.6 RGO/PU海绵的稳定性
3.4 小结
第四章 自组装法石墨烯气凝胶的制备及吸附性能研究
4.1 引言
4.2 实验部分
4.2.1 水合肼还原氧化石墨烯气凝胶的制备
4.2.2 维生素C还原氧化石墨烯气凝胶的制备
4.2.3 水热还原氧化石墨烯气凝胶的制备
4.3 实验结果与讨论
4.3.1 氧化石墨烯还原性分析
4.3.2 RGO气凝胶形成机制分析
4.3.3 RGO气凝胶表面结构分析
4.3.4 RGO气凝胶润湿性测试
4.3.5 RGO气凝胶吸附性能
4.4 小结
第五章 自组装法超疏水支撑型石墨烯气凝胶的制备及吸附性能研究
5.1 引言
5.2 实验部分
5.2.1 还原氧化石墨烯气凝胶的制备
5.2.2 氮掺杂的纤维素/还原氧化石墨烯气凝胶的制备
5.2.3 氮掺杂的碳纤维/还原氧化石墨烯气凝胶的制备
5.3 实验结果与讨论
5.3.1 氧化石墨烯还原性分析
5.3.2 支撑型RGO气凝胶表面形貌分析
5.3.3 支撑型RGO气凝胶的润湿性
5.3.4 支撑型RGO气凝胶的吸附性能
5.3.5 支撑型RGO气凝胶的机械性能
5.3.6 支撑型RGO气凝胶的热稳定性
5.4 小结
第六章 结论与展望
6.1 结论
6.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间的主要研究成果
【参考文献】：
博士论文
[1]石墨烯衍生物及其复合材料的制备与性能研究[D]. 赵昕.东华大学 2013
本文编号：3153640
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3153640.html
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