纖維素微球及氧化石墨的輻射功能化改性研究.pdf

1、纖維素是地球上最豐富的可再生資源,具有價(jià)廉、可降解性、易化學(xué)改性和對(duì)生態(tài)環(huán)境無污染等優(yōu)點(diǎn)。石墨烯是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成二維蜂窩狀六角晶格的平面薄膜,擁有巨大的比表面積、優(yōu)異的導(dǎo)電性、熱穩(wěn)定性和機(jī)械性能。通過電離輻射技術(shù)對(duì)纖維素及氧化石墨進(jìn)行功能化改性可望賦予它們新的功能、進(jìn)一步拓展它們的應(yīng)用領(lǐng)域,因此有必要系統(tǒng)開展纖維素及氧化石墨的輻射功能化改性研究。本論文第一部分將介紹輻射法制備纖維素微球基吸附材料并研究該材料對(duì) Cr(V

2、I)的吸附性能,利用輻射技術(shù)在纖維素微球接枝苯乙烯和4-乙烯基吡啶;系統(tǒng)研究了不同單體在纖維素微球上的接枝行為及機(jī)理,以及合成的吸附劑對(duì)Cr(VI)吸附性能。第二部分介紹了氧化石墨的化學(xué)還原改性和輻射還原改性,系統(tǒng)研究了改性后石墨烯的結(jié)構(gòu)和還原機(jī)理,并研究了還原改性石墨烯在金屬離子吸附及導(dǎo)電材料方面的應(yīng)用。
　　在論文第一章中,首先介紹了纖維素的結(jié)構(gòu)、分類及改性方法;簡(jiǎn)述了石墨烯的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和制備方法。對(duì)纖維素的輻射接枝改性和氧化

3、石墨改性的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了詳細(xì)的綜述?；谘芯勘尘昂臀墨I(xiàn)綜述,提出了本論文的研究意義、研究?jī)?nèi)容以及研究目標(biāo)。
　　在論文的第二章中和第三章中,利用γ射線輻射技術(shù)分別將苯乙烯和4-乙烯基吡啶兩種單體接枝到纖維素微球表面,隨后通過化學(xué)修飾制備出含有銨鹽基團(tuán)的陰離子交換吸附劑;系統(tǒng)研究了劑量、劑量率、溶劑組成以及單體濃度等條件對(duì)接枝率的影響,并通過傅立葉變換紅外光譜、元素分析、熱失重、X射線光電子能譜、掃描電子顯微鏡等表征手段分析了各步反

4、應(yīng)產(chǎn)物;系統(tǒng)研究了兩種吸附劑在不同條件下(如溶液pH、吸附劑用量、Cr(VI)濃度、NaCl濃度等)對(duì)Cr(VI)的吸附行為和吸附機(jī)理。結(jié)果表明通過γ射線共輻射合成的陰離子吸附劑具有合成簡(jiǎn)單、高酸度下吸附能力強(qiáng)、離子選擇性高等優(yōu)點(diǎn),在處理工業(yè)含Cr(VI)廢水方面具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　論文的第四章中,在N, N-二甲基甲酰胺溶劑中用乙二胺對(duì)氧化石墨進(jìn)行了同步還原和功能化修飾;通過紅外光譜、熱失重分析、固體核磁、拉曼光譜、X射線

5、光電子能譜、掃描電子顯微鏡等表征技術(shù)對(duì)制備得到的胺基化石墨烯(ED-DMF-RGO)進(jìn)行分析;研究了ED-DMF-RGO在不同吸附條件下對(duì)Cr(VI)的吸附行為。ED-DMF-RGO具有優(yōu)異的Cr(VI)移除能力,是商用活性炭的27倍,在吸附過程中ED-DMF-RGO同時(shí)將Cr(VI)還原為低毒的Cr(III),還原的電子來源于ED-DMF-RGO的π電子。
　　論文的第五章利用γ射線輻射的方法還原N, N-二甲基甲酰胺溶劑中的氧

6、化石墨烯,制備出性能優(yōu)異的石墨烯納米片;通過紅外光譜、熱失重分析、紫外可見光譜、拉曼光譜、X射線光電子能譜、掃描電子顯微鏡等表征技術(shù)對(duì)制備得到的石墨烯進(jìn)行分析。研究發(fā)現(xiàn),溶劑N, N-二甲基甲酰胺在輻照過程中產(chǎn)生還原性的溶劑化電子可以還原氧化石墨;此外 N, N-二甲基甲酰胺輻解生成的N(CH3)2+通過靜電作用吸附到石墨烯表面,因此石墨烯納米片可以分散在多種有機(jī)溶劑和聚合物基材中。將石墨烯與聚苯乙烯復(fù)合制備得到的納米復(fù)合材料呈現(xiàn)出優(yōu)異