功能化石墨烯的制備及其對重金屬離子與亞甲基藍(lán)的吸附性能研究.pdf

1、石墨烯是一種由sp2雜化碳原子構(gòu)成的二維碳納米材料，自從2004年首次被制備以來，在物理、化學(xué)和材料學(xué)等研究領(lǐng)域里引起了極大的興趣和廣泛的研究。研究表明它具有許多優(yōu)異的性能，首先由于它獨(dú)特的平面二維結(jié)構(gòu)，其理論比表面積高達(dá)2630m2g-1;獨(dú)特的結(jié)構(gòu)也使得它的電荷遷移率最高可達(dá)200000 cm2V-1s-1;由于碳原子之間連接的柔韌性致使它具有優(yōu)秀的力學(xué)性能，其楊氏模量大約為1100 GPa，折斷力為125GPa;并且石墨烯還具有良

2、好的導(dǎo)熱率，在室溫下可達(dá)5300 W/mK。這些優(yōu)異的性能使得石墨烯以及功能化的石墨烯在計算機(jī)、太陽能電池、超級電容器、催化、生物醫(yī)藥、復(fù)合材料等諸多領(lǐng)域都有著巨大的潛在應(yīng)用。為了能夠使石墨烯諸多的優(yōu)異性能得到更好的發(fā)揮，石墨烯的制備方法是至關(guān)重要的，迄今為止，已經(jīng)有許多種石墨烯的制備方法，主要包括微機(jī)械剝落法、加熱碳化硅法、外延生長法、化學(xué)氣相淀積法以及石墨氧化還原法，但是為了能夠進(jìn)一步工業(yè)化，人們一直在尋求更為高效簡潔的制備方法。<

3、br>　　本文通過簡單的一步電解方法制備了功能化的石墨烯，通過透射電子顯微鏡、原子力電子顯微鏡以及X射線粉末衍射對樣品的表征顯示它是帶有褶皺的石墨片層結(jié)構(gòu)并且厚度約為1.0 nm。X射線光電子能譜測試以及熱重分析的結(jié)果說明樣品上帶有30wt％的PF6-，同時拉曼光譜上具有典型D鍵的結(jié)果也輔助地證明了PF6-的存在。此外氮?dú)馕降臏y試結(jié)果說明樣品是一種介孔材料。也就是說，通過簡單一步電解的方法成功地制備了帶有PF6-的功能化的石墨烯介孔材

4、料。
　　還研究了它對重金屬離子Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附性能，結(jié)果表明它對Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的最大吸附容量分別能夠達(dá)到406.6和73.42 mg/g，這一數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于文獻(xiàn)中報道的碳納米管對Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)的吸附量。并且吸附過程在短的時間內(nèi)(40分鐘)就能夠達(dá)到吸附平衡，同時樣品還具有良好的再生能力。這些都說明樣品對于Pb(Ⅱ)和Cd(Ⅱ)具有非常優(yōu)秀的吸附能力和潛在的工業(yè)應(yīng)用前景。
　　除此之外，還研究了它對

5、亞甲基藍(lán)染料的吸附性能，通過實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)它對亞甲基藍(lán)的吸附量隨著溶液酸度的增加而增加，吸附在進(jìn)行了60分鐘的時候即可達(dá)到平衡，同時實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)能夠用準(zhǔn)二級反應(yīng)動力學(xué)模型很好的解釋。并且Langmuir和Freundlich吸附等溫線模型都能夠很好的描述吸附數(shù)據(jù)，更重要的是在20℃下它對亞甲基藍(lán)的最大吸附量可達(dá)374.4 mg/g，熱力學(xué)實(shí)驗(yàn)表明該吸附過程是自發(fā)吸熱過程。
　　綜上所訴，通過簡單一步電解的方法制備了PF6-功能化的石墨烯，并