改性氧化石墨烯海绵材料制备及吸附性能研究

论文总字数：15716字

目 录

1、引言 6

1.1 石墨烯结构 6

1.2 课题研究背景 6

1.3 国内外发展现状 6

1.3.1 国内发展 7

1.3.2 国外发展 7

1.4石墨烯的应用 77

1.4.1 储能材料 7

1.4.2 光电子原件 7

1.4.3 功能涂料 7

1.4.4 生物传感器 7

1.4.5 复合光催化剂 8

1.4.6 手机上的应用 8

1.5石墨烯的制备方法 8

1.5.1 机械剥离法 8

1.5.2 化学气相沉积法 8

1.5.3 氧化还原法 9

1.5.4 外延生长法 9

1.5.5 切割碳纳米管法 10

1.6主要研究内容 10

2、实验部分 10

2.1实验试剂与材料 10

2.2实验仪器 11

2.3 氧化石墨稀海绵材料（GOS）的制备 11

2.4改性氧化石墨烯海绵材料（MAHF-GO）的制备 12

2.5染料吸附实验 12

3、结果与讨论 12

3.1傅里叶变换红外光谱分析（FT-IR） 12

3.2 X射线衍射仪（XRD）分析 13

3.3扫描电子显微镜分析（SEM） 14

3.4氧化石墨烯海绵对亚甲基蓝的吸附结果 14

3.4.1亚甲基蓝初始质量浓度与吸附关系 14

3.4.2时间与亚甲基蓝吸附量的关系 15

3.4.3温度与亚甲基蓝吸附量的关系 16

3.5 改性氧化石墨烯海绵对亚甲基蓝的吸附结果 16

3.5.1亚甲基蓝初始浓度与吸附关系 16

3.5.2时间与亚甲基蓝吸附量的关系 17

3.5.3温度与亚甲基蓝吸附容量的关系 17

4、结论 18

5、展望 18

参考文献： 19

致 谢 21

改性氧化石墨烯海绵材料制备及吸附性能研究

赵建兴

，China

Abstract：In this paper，we uses 200 mesh natural graphite powder as raw material, and prepares three-dimensional graphene oxide sponge material through modified Hummers method and freeze-drying technology, and uses N-methylol acrylamide (N-MAM) and hexafluoroisopropylate. Alcohol (HFIP) was modified on graphene oxide to prepare modified graphene oxide sponge material (MAHF-GO). After characterization of FT-IR, XRD, and SEM, the adsorption of methylene blue (MB) was studied. The effect of different adsorption materials on the adsorption behavior of methylene blue was studied. The results are as follows: (1) Adsorption equilibrium was reached when the adsorption time was 200 min. The maximum adsorption capacity of GOS for methylene blue (MB) was 361.28 mg/g; (2) The adsorption time was 330 min when the temperature was 313K. When the adsorption equilibrium was reached, the maximum adsorption capacity of MAHF-GO for methylene blue (MB) was 347.16 mg/g.

Key words： GOS； MAHF-GO；adsorbent ； MB

1、引言

1.1 石墨烯结构

石墨烯(graphene) 是通过sp2 杂化轨道方式连接的单个碳原子按正六边形紧密排列而成的，外观上呈蜂窝状，如图1所示。是目前发现的最薄二维晶体材料，只有一个碳原子厚度，为0.335nm。

特殊的六边形晶体结构使得石墨烯具有很多优异的性质，例如，电子迁移率高、硬度高、吸光率高、比变面积大、稳定性好等。在许多领域都具有重要的应用，被认为是一种革命性的材料。2004年，来自英国曼彻斯特大学的 Andregem和 Constantin Lovoshorov在实验中成功地通过微小的机械剥离从石墨中分离石墨烯，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

图1 石墨烯

1.2 课题研究背景

随着社会的进步，工业的发展，有机染料在许多行业中都得到了广泛的应用。因此，这些企业每天排放的废水中都含有大量的有机染料，如果不经过去污处理便排放到自然界中，会严重污染江河湖海，甚至会通过食物链传递到人体内，并在人体内积累，长此以往，便会诱发贫血、畸形、癌症等疾病。

更糟的是，大多数染料及其代谢中间体具有致突变性和致癌性。导致其严重影响了生态环境及人类健康。所以，对其进行相应的去污处理已成为当今环保关注的热点。

目前，工业上常用的处理有机染料废水的方法有混凝沉降法、吸附法、膜过滤法、化学氧化法、光催化降解法等。和其他处理方法相比，吸附法具有治理费用低、易于设计运行、操作性强，对有毒污染物不敏感及不会产生二次污染物等优点，成为了目前发展潜力最高的水处理方法。

1.3 国内外发展现状

由于石墨烯具备很多优良的特性，因此，石墨烯的应用前景是十分广阔的。对此，世界各国争相开展关于石墨烯的研发工作。

1.3.1国内发展

中国的石墨烯行业起步较晚，但随着政府的高度重视、国家的大力支持和科学家们的不懈努力，中国已成为石墨烯专利申请数量最多，占专利总数的1/3。

除了各类关于石墨烯的科研机构之外，也出现了一批优秀的企业，如常州第六元素公司、方大炭素公司等。

1.3.2国外发展

国外的石墨烯行业发展比较发达的国家有美国、韩国、日本、德国和英国。而其中最具代表的是英国和美国。众所周知，英国是第一个发现石墨烯的国家。2004年，正是来自英国的 Andregem和 Constantin Lovoshorov发现了石墨烯，科研水平一直走在世界前列，但相关研究与发展却不足以与其他后来居上的国家相提并论。美国作为一个科技大国，石墨烯的相关研究遥遥领先世界各国。

1.4石墨烯的应用

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：15716字

相关图片展示：