石墨烯多孔材料显微结构调控及吸附性能研究

发布时间：2025-01-17 12:03

　　随着工业的快速发展,印染废水和含油废水的排放量也大大增加。废水中的污染物进入水体后,不仅破坏生态了平衡,还危害到了人类的健康。因此,及时净化处理印染废水和含油废水并使其达到国家排放标准迫在眉睫。吸附法是污水处理的常用方法,而获得性能良好的吸附剂是该法的关键所在。另外,多孔结构可以增大吸附剂的比表面积并暴露出活性位点,有利于污染物向吸附剂的扩散。为开发新型、高效的多孔吸附材料并探究其显微结构调控,本文以天然石墨为原料制备出多孔石墨烯（Pr GO）和石墨烯气凝胶（GA）,并对其显微结构调控和吸附性能进行了研究。首先,以天然石墨为原料,采用改进的Hummers法制备出氧化石墨烯（GO）,然后,以GO为前驱体分别通过水热法和化学还原法制备出了Pr GO和GA。通过XRD、FT-IR、Raman、N₂吸附-脱附测试、SEM和TEM等手段对Pr GO样品和GA样品进行表征和分析,探究了水热反应温度、水热反应时间和GO浓度对Pr GO制备和显微结构的影响,以亚甲基蓝（MB）溶液为模拟废水,探究Pr GO对MB的吸附规律、吸附动力学和吸附等温线模型。研究了Na HSO_3<...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1多种碳材料的构建单元-石墨烯[16]

石墨烯的晶体结构是由sp2杂化的单层碳原子排列为六角蜂窝状组成的[14],碳原子之间以σ键相连,C-C键长为0.142nm[15],半充满的p轨道上的单电子形成共轭π键。石墨烯可以作为其他碳同素异形体的基本构件单元[16],如富勒烯球、碳纳米管和3D石墨(如图1.1)。图1.2....

图1.2石墨烯的晶格结构相应的布里渊区[17]

图1.1多种碳材料的构建单元-石墨烯[16]多孔石墨烯的晶体结构与石墨烯基本相同,只是在二维石墨烯片层上具有大量孔洞,孔的形状各异,孔尺寸大小不一[18]。此外,由石墨烯片状连接、堆叠可构筑石墨烯多孔材料。相比于二维石墨烯片,多孔石墨烯具很多新优势,如,稳定的孔结构、高的孔边缘活....

图1.3软模板法制备多孔石墨烯的形成机理图[21]

软模板法是指含碳前驱体与软模板之间利用化学键或亲/疏水作用力实现自组装,经过高温碳化和聚合后得到多孔石墨烯。乳液[20]、胶束[21]、表面活性剂[22]和气泡[23]是常见的软模板。通过改变反应物比例、溶剂种类和反应温度等合成条件可以制得孔结构不同的多孔石墨烯。图1.3[21]....

图1.4多孔石墨烯的应用[35]

多孔石墨烯由于独特的晶体结构和优异的性能,如,高达2620m2·g-1的比表面积、4510K的高熔点、1.0×108S·m-1的高导电率和130GPa的高抗拉强度,因此,多孔石墨烯及其衍生物具有广泛的应用前景,如图1.4[35]。1.2.3.1生物医药

本文编号：4028036