石墨烯復(fù)合納米材料的制備及其環(huán)境應(yīng)用.pdf

1、目前，造紙、紡織、食品加工、染料等工業(yè)領(lǐng)域的產(chǎn)品已經(jīng)廣泛的應(yīng)用于生活中，而有機染料的排放卻不可避免，并越來越嚴(yán)重污染到環(huán)境。有機染料因為其復(fù)雜的分子結(jié)構(gòu)很難進行生物降解，在水生環(huán)境中具有劇毒性，以及對人類也有很強的致癌性。為了能夠更徹底的消除有機染料，降低其危害，改善光催化降解方法或者吸附劑性能已經(jīng)越來越受到關(guān)注。石墨烯作為一種新型熱門的二維材料，我們利用其獨特的物理化學(xué)性質(zhì)，分別制備了石墨烯-二氧化鈦（rGO-TiO2）復(fù)合物以及β-

2、環(huán)糊精功能化的磁性石墨烯（mGO-β-CD）復(fù)合物，并分別對這兩種復(fù)合物測試了光催化和吸附性能實驗。
　　本文中所有的氧化石墨烯（GO）均用改進的Hummers法制備，并用超聲剝離而獲得。通過AFM、SEM、Raman、UV-Vis等表征方法可知，GO主要以單層的微觀結(jié)構(gòu)存在，并且GO的表面和邊緣上具有大量的親水性含氧官能團，使GO擁有優(yōu)良的雙親性。
　　在制備rGO-TiO2復(fù)合物的過程中，利用溶劑熱法制備疏水性的TiO2

3、納米顆粒，通過對原料油酸和油胺的比例調(diào)和，使銳鈦礦TiO2暴露{001}高能晶面；繼而利用氧化石墨烯的雙親性，在簡單的超聲下與TiO2結(jié)合生成復(fù)合物；最后水熱還原獲得rGO-TiO2復(fù)合物。我們通過摻雜不同質(zhì)量的石墨烯，獲得不同質(zhì)量比的rGO-TiO2復(fù)合物。在對比了不同質(zhì)量比的復(fù)合物對羅丹明B（RhB）染料的光催化降解實驗后，我們發(fā)現(xiàn)，摻雜0.1wt％的rGO的納米復(fù)合物表現(xiàn)出最佳的光催化性能，在可見光光照30分鐘后，RhB的濃度被降

4、解高達98%。通過實驗結(jié)果，我們做了一下解釋：（1）石墨烯具有高電子遷移率，它可以降低TiO2的電子-空穴對的重合；（2）摻雜一定量的C原子可以擴展光響應(yīng)范圍，提高光吸收強度；（3）適當(dāng)?shù)膿诫s石墨烯，可以在TiO2表面的活性位點和石墨烯的比表面積這兩個競爭因素之間得到一個最佳的折中點。
　　在制備mGO-β-CD復(fù)合物的過程中，我們通過化學(xué)沉積法合成氧化鐵納米顆粒-石墨烯復(fù)合物（mGO），使石墨烯具有超順磁性；繼而利用β-環(huán)糊精功

5、能化mGO，得到最終產(chǎn)物mGO-β-CD復(fù)合物。通過檢測對羅丹明6G的吸附量，我們發(fā)現(xiàn)mGO-β-CD復(fù)合物的最大吸附量是傳統(tǒng)含碳材料的幾十倍，甚至幾百倍，而深入研究了離子強度和pH值對mGO-β-CD復(fù)合物的影響，結(jié)果顯示pH值對吸附實驗并沒有明顯影響，然而離子強度的不斷增加會極大影響到mGO-β-CD復(fù)合物的吸附能力。在吸附-脫附平衡的循環(huán)實驗中，我們利用外加磁場分離mGO-β-CD復(fù)合物后，重復(fù)六次的吸附-脫附實驗，實驗可知，mG