多功能化磁性-石墨烯復(fù)合納米材料的合成及其在水微污染物處理中的應(yīng)用.pdf

1、尋找、設(shè)計(jì)與合成新的材料用于水中微污染物的檢測(cè)和深度凈化具有重要的科學(xué)意義和實(shí)踐價(jià)值。本文基于磁性納米粒子的磁分離和磁控導(dǎo)向性,以及石墨烯特有的高效吸附性,將磁性納米粒子和石墨烯的復(fù)合物作為水中微量污染物處理的載體材料,通過(guò)在其表面進(jìn)一步復(fù)合組裝Au和Ag等貴金屬納米粒子、TiO2或Ag@AgCl等第三功能組分,得到幾個(gè)多功能化的復(fù)合納米材料體系,并初步研究了該復(fù)合材料體系一步富集、檢測(cè)、磁分離與原位降解凈化水中含苯環(huán)類(lèi)有機(jī)污染物的效果

2、。
　　論文的主要內(nèi)容及結(jié)果如下:
　　1.采用逐步原位生長(zhǎng)法制備了Fe3O4-rGO-M(M=Au and Ag)復(fù)合材料,并通過(guò)TEM,FESEM,XRD,FTIR,XPS,VSM,TG-DTG和UV-Vis對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征。以NaBH4還原對(duì)硝基苯酚(4-NP)的反應(yīng)為模型,探討了Fe3O4-rGO-M復(fù)合材料一步富集、拉曼檢測(cè)、磁分離與原位催化還原4-NP,并且收集有用反應(yīng)產(chǎn)物對(duì)氨基苯酚(4-AP)的效果。結(jié)果表明

3、分別以Fe3O4-rGO-Au和Fe3O4-rGO-Ag為催化劑:NaBH4還原4-NP至反應(yīng)完全需要10min和15min;對(duì)水溶液中4-NP的吸附量分別為170mg/g和148mg/g,對(duì)4-AP的回收量分別為447mg/g和440mg/g;該反應(yīng)的催化均為一級(jí)動(dòng)力學(xué)反應(yīng),其反應(yīng)速率常數(shù)分別為0.4964 min-1和0.2310 min-1;該復(fù)合材料重復(fù)使用8次后仍然具有很好的催化活性。
　　2.采用溶膠-凝膠法在表面包覆

4、了SiO2的磁基體Fe3O4上負(fù)載TiO2,得到單分散的、粒徑約為70nm的Fe3O4@SiO2@TiO2復(fù)合材料;經(jīng)硅烷偶聯(lián)劑修飾后與羧基化氧化石墨烯(GO-COOH)進(jìn)行化學(xué)鍵偶聯(lián)復(fù)合,得到了復(fù)合材料Fe3O4@SiO2@TiO2/GO,并利用TEM,XRD,XPS,VSM,FTIR,TG-DTG和UV-Vis等對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。以羅丹明B(RhB)為模擬污染物,探討了該復(fù)合材料一步富集、磁分離與原位光催化降解RhB的效果,結(jié)果表明

5、該復(fù)合材料對(duì)RhB的吸附量為63％,光照120 min后,原位光催化降解率可達(dá)92%,該材料重復(fù)使用5次后其光催化降解率只減少了約3.69%,具有環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)。
　　3.通過(guò)依次在GO上原位沉積Fe3O4和AgCl,首先制備了rGO/Fe3O4/AgCl復(fù)合材料,經(jīng)光照后,得到了rGO/Fe3O4/Ag@AgCl復(fù)合材料,并利用TEM,SEM,EDX,XRD和UV-Vis等對(duì)產(chǎn)物進(jìn)行了表征。以RhB為研究對(duì)象,探討了rGO/Fe

6、3O4/Ag@AgCl一步富集、拉曼檢測(cè)、磁分離與原位光催化降解RhB的效果,結(jié)果表明所制備的復(fù)合材料rGO/Fe3O4/Ag@AgCl對(duì)RhB的吸附量為47%,光照50 min后,原位光催化降解率可達(dá)98%,并通過(guò)SERS對(duì)其催化降解過(guò)程進(jìn)行了跟蹤;此外,rGO/Fe3O4/Ag@AgCl經(jīng)磁分離后可以重復(fù)使用,具有環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)。
　　4.采用靜電吸附層層組裝技術(shù)在修飾有氨基的硅基底上進(jìn)行GO-COOH與金納米棒(Au nan