氧化石墨烯纳米材料对水体中雌二醇污染物的吸附行为机制研究
发布时间：2020-12-13 07:27
随着经济和工业的加速发展,越来越多含有环境雌激素的废水被排放到水环境中,对人类和生物体造成很大的危害。因此,需要选择合适的工艺对水体中的环境雌激素进行有效去除,以保护好生态环境及人类健康。吸附法是一种成本低、工艺简单和处理效率高的污染物去除方法,在去除水体中环境雌激素污染物的领域有较高的应用潜力。近年来,氧化石墨烯材料引起了广泛的关注,其是一种呈蜂巢晶格排列构成的二维平面单层碳材料,具有层状结构、大的比表面积以及较多的活性官能团,使其在吸附去除污染物的方面具有较大的优势。本文主要研究了氧化石墨烯对代表性环境雌激素雌二醇的吸附性能,揭示了其主要吸附作用机理。吸附过程往往受到吸附剂自身表面结构以及外部环境条件的影响,故本文着重调查了氧化石墨烯表面结构、自然有机物质以及无机纳米颗粒对雌二醇吸附的影响机制。此外,由于氧化石墨烯亲水性高,存在难以固液分离的问题,因此制备出磁性氧化石墨烯复合材料,并在其表面用环糊精化合物进行功能化修饰,提升其吸附性能,考察了功能化磁性氧化石墨烯对雌二醇的吸附性能。本文的具体研究工作及成果可以归纳为以下五个方面:第一部分研究了氧化石墨烯对水体中的雌二醇污染物的吸附性...
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
环境雌激素的主要来源Figure1.1Schematicillustrationofmainsourcesofestrogenreleasetotheenvironment[6]
对许多研究学者提出的氧化石墨烯结构模型可归纳为早期模型、Lerf Klinowski 模型和氧化碎片模型。1.3.2.1 早期模型最旱关于氧化石墨烯的结构模型是由 Hofmann 和 Holst 提出[73]，认为氧化石墨烯是以石墨片层结构为基础，其表面拥有大量的 1,2 环氧基团，其分子式可描述为 C2O。之后，Ruess 对 Hofmann 的模型进行了改进，将羟基引入石墨片面结构表面，用来解释氧化石墨烯当中的 H 原子的存在。同时，还将骨架结构中的碳原子由 sp2杂化改成 sp3杂化[74]。和 Hofmann 和 Holst 相似的结论是，Ruess 也认为氧化石墨烯是由一个最小单元循环重复组成的。随后，Scholz 和 Boehm 提出了另一种新的结构模型，该模型将环氧基和醚基结构完全去除，取而代之的是醌基和羟基结构周期出现在石墨骨架上[75]。另外一个值得注意的模型是 Nakajima–Matsuo 提出的模型，该模型假设氧化石墨结构类似于(C2F)n，其基本单元结构是有两层片层组成的插层结构化合物[76]。上述结构模型为对氧化石墨烯结构的了解奠定了初步的基础。
1.3.2.2 Lerf Klinowski 模型和早期模型相比，近期提出的氧化石墨烯结构模型基本不再认为氧化石墨烯存在的规整周期结构，转而认为是一种非对称无定形的架构结构。其中最引人注目的是 Lerf Klinowski 模型，如图 1.3 所示。Lerf 和 Klinowski 等[78, 79]采用核磁共振谱（NMR）、红外光谱（FTIR）以及 X–射线光电子能谱（XPS）等表征技术对氧化石墨烯结构进行了研究，发现氧化石墨烯是由未被氧化的芳香性苯环和脂肪类六元环构成，区域的相对大小是由氧化石墨烯的氧化程度决定。1,2 环氧基团和羟基位于氧化石墨烯平面中央，而在平面的边缘区域主要分布着羧基和羟基。一些学者采用外部仪器，例如高分辨电子透射电镜（HR TEM），也观察到了相似的结构，这进一步支撑 Lerf Klinowski 模型的真实性[80]。近年来，有研究者指出Lerf Klinowski 模型忽略了石墨原料、氧化剂以及氧化方法对于氧化石墨烯结构的影响[81, 82]。同时，有研究者通过电子扫描电镜（SEM）发现氧化石墨烯不仅有高度无序的氧化区域、未氧化的芳香性苯环，还有过度氧化以及片层剥离而产生的孔洞缺陷[80, 83]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯的制备及应用研究进展[J]. 孟竹,黄安平,张文学,郭效军,张永霞,朱博超. 合成材料老化与应用. 2017(06)
[2]氧化石墨烯的制备及结构研究进展[J]. 朱宏文,段正康,张蕾,尹科. 材料科学与工艺. 2017(06)
[3]单层氧化石墨烯改性水性聚氨酯[J]. 胡令,蒋平平,张萍波,卞刚,盛松松,黄敏,夏嘉良. 高分子材料科学与工程. 2016(09)
[4]雌二醇对香猪睾丸中SF-1和3β-HSD及NOS表达的影响[J]. 钟垒,曲月秀,陈钊,主性,冯杰,田兴贵. 贵州农业科学. 2015(09)
[5]己烯雌酚对幼年香猪睾丸与附睾雌激素受体和一氧化氮合酶表达和分布的影响[J]. 钟垒,主性,冯杰,田兴贵. 解剖学报. 2015(03)
[6]中国畜禽粪便的能源潜力与氮磷耕地负荷及总量控制[J]. 朱建春,张增强,樊志民,李荣华. 农业环境科学学报. 2014(03)
[7]Hummers法合成石墨烯的关键工艺及反应机理[J]. 任小孟,王源升,何特. 材料工程. 2013(01)
[8]Synchronous municipal sewerage-sludge stabilization[J]. Godefroid Bukuru, Yang Jian (School of Environment Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China.. Journal of Environmental Sciences. 2005(01)
博士论文
[1]功能化氧化石墨烯的制备及其吸附性能研究[D]. 谭平.华南理工大学 2015
本文编号：2914168
【文章来源】：湖南大学湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：143 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
环境雌激素的主要来源Figure1.1Schematicillustrationofmainsourcesofestrogenreleasetotheenvironment[6]
对许多研究学者提出的氧化石墨烯结构模型可归纳为早期模型、Lerf Klinowski 模型和氧化碎片模型。1.3.2.1 早期模型最旱关于氧化石墨烯的结构模型是由 Hofmann 和 Holst 提出[73]，认为氧化石墨烯是以石墨片层结构为基础，其表面拥有大量的 1,2 环氧基团，其分子式可描述为 C2O。之后，Ruess 对 Hofmann 的模型进行了改进，将羟基引入石墨片面结构表面，用来解释氧化石墨烯当中的 H 原子的存在。同时，还将骨架结构中的碳原子由 sp2杂化改成 sp3杂化[74]。和 Hofmann 和 Holst 相似的结论是，Ruess 也认为氧化石墨烯是由一个最小单元循环重复组成的。随后，Scholz 和 Boehm 提出了另一种新的结构模型，该模型将环氧基和醚基结构完全去除，取而代之的是醌基和羟基结构周期出现在石墨骨架上[75]。另外一个值得注意的模型是 Nakajima–Matsuo 提出的模型，该模型假设氧化石墨结构类似于(C2F)n，其基本单元结构是有两层片层组成的插层结构化合物[76]。上述结构模型为对氧化石墨烯结构的了解奠定了初步的基础。
1.3.2.2 Lerf Klinowski 模型和早期模型相比，近期提出的氧化石墨烯结构模型基本不再认为氧化石墨烯存在的规整周期结构，转而认为是一种非对称无定形的架构结构。其中最引人注目的是 Lerf Klinowski 模型，如图 1.3 所示。Lerf 和 Klinowski 等[78, 79]采用核磁共振谱（NMR）、红外光谱（FTIR）以及 X–射线光电子能谱（XPS）等表征技术对氧化石墨烯结构进行了研究，发现氧化石墨烯是由未被氧化的芳香性苯环和脂肪类六元环构成，区域的相对大小是由氧化石墨烯的氧化程度决定。1,2 环氧基团和羟基位于氧化石墨烯平面中央，而在平面的边缘区域主要分布着羧基和羟基。一些学者采用外部仪器，例如高分辨电子透射电镜（HR TEM），也观察到了相似的结构，这进一步支撑 Lerf Klinowski 模型的真实性[80]。近年来，有研究者指出Lerf Klinowski 模型忽略了石墨原料、氧化剂以及氧化方法对于氧化石墨烯结构的影响[81, 82]。同时，有研究者通过电子扫描电镜（SEM）发现氧化石墨烯不仅有高度无序的氧化区域、未氧化的芳香性苯环，还有过度氧化以及片层剥离而产生的孔洞缺陷[80, 83]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]氧化石墨烯的制备及应用研究进展[J]. 孟竹,黄安平,张文学,郭效军,张永霞,朱博超. 合成材料老化与应用. 2017(06)
[2]氧化石墨烯的制备及结构研究进展[J]. 朱宏文,段正康,张蕾,尹科. 材料科学与工艺. 2017(06)
[3]单层氧化石墨烯改性水性聚氨酯[J]. 胡令,蒋平平,张萍波,卞刚,盛松松,黄敏,夏嘉良. 高分子材料科学与工程. 2016(09)
[4]雌二醇对香猪睾丸中SF-1和3β-HSD及NOS表达的影响[J]. 钟垒,曲月秀,陈钊,主性,冯杰,田兴贵. 贵州农业科学. 2015(09)
[5]己烯雌酚对幼年香猪睾丸与附睾雌激素受体和一氧化氮合酶表达和分布的影响[J]. 钟垒,主性,冯杰,田兴贵. 解剖学报. 2015(03)
[6]中国畜禽粪便的能源潜力与氮磷耕地负荷及总量控制[J]. 朱建春,张增强,樊志民,李荣华. 农业环境科学学报. 2014(03)
[7]Hummers法合成石墨烯的关键工艺及反应机理[J]. 任小孟,王源升,何特. 材料工程. 2013(01)
[8]Synchronous municipal sewerage-sludge stabilization[J]. Godefroid Bukuru, Yang Jian (School of Environment Science and Engineering, Tongji University, Shanghai 200092, China.. Journal of Environmental Sciences. 2005(01)
博士论文
[1]功能化氧化石墨烯的制备及其吸附性能研究[D]. 谭平.华南理工大学 2015
本文编号：2914168
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