三維石墨烯的制備、表征及對(duì)難降解有機(jī)物的去除研究.pdf

1、三維石墨烯可以看作是由石墨烯單片層堆疊而成的，它不但保留了石墨烯優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)，其三維的結(jié)構(gòu)還賦予了石墨烯許多獨(dú)特的性能，如比表面積大、孔道結(jié)構(gòu)多等，使得石墨烯在物質(zhì)傳輸、催化劑負(fù)載等方面具備更多的優(yōu)勢(shì)。
　　本論文中，主要采用了簡(jiǎn)單的方法制備了三維石墨烯及其復(fù)合材料，并對(duì)材料的性能進(jìn)行了表征，同時(shí)也對(duì)材料的吸附和降解能力進(jìn)行了考察。主要內(nèi)容如下:
　　1、三維石墨烯的制備與表征:通過(guò)改進(jìn)的Hummers方法出氧化石墨烯

2、，用抗壞血酸還原得到三維石墨烯，通過(guò)掃描電鏡、X射線衍射、N2吸附-脫附等手段對(duì)其進(jìn)行表征。證明得到的三維石墨烯是多孔性的結(jié)構(gòu)，表面的含氧官能團(tuán)大部分被去除，比表面積為211.5 m2/g，孔徑為4.309 nm。
　　2、三維石墨烯對(duì)染料吸附及電吸附行為的研究:三維石墨烯等溫電吸附三種染料的行為與Freundlich模型相符。在動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中，三維石墨烯吸附和電吸附三種染料的行為都符合偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。對(duì)負(fù)電染料酸性紅88和金橙Ⅱ

3、來(lái)說(shuō)，隨著電壓的升高，三維石墨烯對(duì)這兩種染料的吸附速率也隨之升高，對(duì)正電染料亞甲基藍(lán)也有類(lèi)似的結(jié)果。對(duì)于已經(jīng)吸附到三維石墨烯上的染料，在施加相同電性的電壓后，染料并未從三維石墨烯表面解吸下來(lái)，可能是因?yàn)樗┘拥碾妷寒a(chǎn)生的靜電斥力并沒(méi)有達(dá)到克服三維石墨烯與染料分子之間的π-π鍵和范德華力等作用力的程度。
　　3、密度泛函理論修正模型(DFT-D)結(jié)果表明:染料吸附到三維石墨烯表面上不但對(duì)染料分子的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，石墨烯片層也會(huì)發(fā)生不同

4、程度的彎曲變形。三維石墨烯在吸附染料分子后偶極矩發(fā)生了不同程度的變化，吸附染料后產(chǎn)生的極化性能夠影響電子轉(zhuǎn)移和導(dǎo)電的性能。
　　4、三維石墨烯/二氧化錳復(fù)合材料的制備與表征:利用原位沉積的方法合成三維石墨烯/二氧化錳復(fù)合材料，并對(duì)其進(jìn)行表征。結(jié)果表明二氧化錳以納米結(jié)構(gòu)成功的負(fù)載在三維石墨烯表面。
　　5、三維石墨烯/二氧化錳復(fù)合材料對(duì)四環(huán)素去除行為的研究:通過(guò)比較試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，復(fù)合材料對(duì)四環(huán)素的去除效果最好，因?yàn)槿S石墨烯的存在

5、解決了二氧化錳分散性的問(wèn)題，且石墨烯具有較高的電子傳導(dǎo)能力。復(fù)合材料對(duì)四環(huán)素的去除行為符合延遲速率模型，主要是由于反應(yīng)產(chǎn)生的Mn2+以及四環(huán)素與Mn的復(fù)合物吸附在三維石墨烯/二氧化錳復(fù)合材料表面上，從而降低了復(fù)合材料表面的反應(yīng)活性位點(diǎn)。四環(huán)素初始濃度越大，反應(yīng)速率就越快，且該反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，因此相對(duì)高的溫度有利于四環(huán)素的高效去除;pH值越高，復(fù)合材料與四環(huán)素之間的靜電斥力越大，降低了四環(huán)素的去除效果;隨著Mn2+和Na+的濃度增加對(duì)四環(huán)