GO-ATP复合材料的制备及吸附性能研究

采用改进Hummers法联合超声剥离制备氧化石墨烯(GO),以GO和凹凸棒土(ATP)为前体物、壳聚糖为结合剂制备氧化石墨烯-凹凸棒土功能材料(GO-ATP),用FTIR、TEM、SEM及BET等对制备的材料进行结构表征。结果表明,GO-ATP表面分布有大量的褶皱和空穴,呈现近乎透明的形貌,说明壳聚糖改性凹凸棒的加入能够很好地阻止GO的团聚。对亚甲基蓝(MB)的静态吸附试验表明,GO-ATP能够快速吸附水中的亚甲基蓝,吸附符合二级动力学模型。     

氧化程度对3D rGOs形貌结构及吸附性能的影响

通过改变氧化剂用量制备不同氧化程度的氧化石墨(GO),经超声分散,水热还原制备出系列三维还原氧化石墨烯(3D r GOs),采用扫描电镜、X射线衍射、红外光谱、拉曼光谱和紫外可见分光光度计等分析测试手段研究了氧化程度对3D rGOs形貌结构、光谱特征和吸附性能的影响。结果表明:随着氧化程度的增加,水热还原产物在微观上由多层堆积的片状结构逐渐转向均匀多孔网状结构,最后转变为断裂碎片交联的网状结构。吸附容量随氧化程度的增加先增大后减小,当GO羟基含量最多而环氧基含量最少时,3D rGOs吸附性能最好,对罗丹明B、亚甲基蓝和甲基紫吸附量最高分别可达90.9、145.4和237.4 mg/g。     

热接触变质煤制备石墨烯:化学结构演化

作为具有优异性能的碳材料,石墨烯应用前景广阔。我国煤炭资源储量丰富,以煤为原料,探讨制备石墨烯的研究需不断深化。受岩浆影响的热接触变质煤具有高碳含量、高芳香度等特点,但其制备石墨烯的可行性值得研究。以淮北煤田朔里煤矿5号煤层为研究对象,采集3个靠近岩浆侵入体的热接触变质煤为原料。煤基石墨烯的制备采用改进Hummers法,原煤经石墨化后,通过氧化、超声剥离、还原成石墨烯。采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、拉曼光谱和X射线衍射对煤基石墨、氧化石墨烯和还原氧化石墨烯逐一进行分析。结果表明:3个样品制得的煤基石墨的(002)晶面间距均为0.3381 nm。氧化石墨烯的分子结构中含有羧基、羟基和环氧基,在还原后这些官能团脱落并形成了还原氧化石墨烯结构中的缺陷。煤基石墨和还原氧化石墨烯的红外光谱都出现了羟基的特征吸收峰,区别在于煤基石墨中的羟基为石墨化过程中所残留的,而还原氧化石墨烯中的羟基则是氧化石墨烯未彻底还原所残留的。拉曼光谱分析的结果表明氧化石墨烯在还原后ID/IG(D峰与G峰强度比)>1,为还原过程中石墨烯片层表面的环氧基脱落形成的面缺陷所导致。由朔里热接触变质煤所制备出的还原氧化石墨烯的平均层数分别为4.29、3.97和4.31,均属少层石墨烯,热接触变质煤可作为制备石墨烯的原料。     

热膨胀剥离法制备石墨烯及其表征

以-48μm高纯鳞片石墨为原料,先采用Hummers法制备氧化石墨,再采用高温热膨胀剥离法制备石墨烯.利用X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)、原子力显微镜(AFM)、N2吸附-脱附(BET)等研究了氧化石墨及石墨烯的晶体结构、表面官能团、表面形貌、比表面积、孔径分布等.XRD研究结果表明,氧化石墨层间距为0.94 nm,原有的石墨峰消失;热膨胀所得石墨烯(2θ=25.6°,d(002)=0.348 nm)为无定形态.FT-IR分析表明,石墨氧化过程中结构层间形成大量含氧官能团,经高温还原后仅残存部分含氧官能团.石墨烯具有较高的比表面积(336.7 m2/g),其厚度在0.4～0.7nm之间,为1～2层石墨烯.     

酸化辅助Hummers法制备高性能石墨烯

以天然鳞片石墨为原料, 采用Hummers法制备氧化石墨, 制得的氧化石墨经超声波振荡得到氧化石墨烯, 在还原剂水合肼作用下加热回流制得石墨烯纳米材料。采用X射线衍射仪与拉曼光谱对天然石墨、氧化石墨和石墨烯进行表征, 透射电子显微镜观察石墨烯样品形貌, 并使用三电极体系进行循环伏安法测试, 分析石墨烯材料的电化学性能, 结果表明, 石墨烯为褶皱状薄层结构, 衍射峰宽化且强度较弱, 完整度介于石墨和氧化石墨之间, 堆垛取向为无序的石墨结构。石墨烯的双电层电流远大于XC-72导电炭黑的双电层电流, 相对于XC-72, 石墨烯具有更高的电化学活性面积。     

基于天然石墨溶剂热法制备石墨烯及表征

以黑龙江鸡西天然鳞片石墨为原料,采用改进Hummers法制备氧化石墨。以乙二醇为溶剂、氨水为辅助还原剂,通过溶剂热法制备还原氧化石墨烯。采用X射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)、原子力显微镜(AFM)对产物的结构、谱学和形貌进行分析表征。结果表明,溶剂热法对氧化石墨表面含氧官能团去除彻底,可制得具有较高还原程度的石墨烯。     

应用于导电墨水的纳米铜胶体的研制

以硼氢化钾(KBH4)为还原剂、硫酸铜(CuSO4.5H2O)为前驱体,乙二胺四乙酸二钠(EDTA-2Na)为络合剂,十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为反应场表面活性剂,KOH为pH值调节剂,制备纳米铜胶体.对影响纳米铜胶体粒径以及分散稳定性的因素进行了研究,结果表明:当CTAB,KOH,EDTA-2Na的用量分别为0.22,1.5,0.3～0.4mol/L时,纳米铜胶体的粒子粒径为30nm左右,胶体的分散稳定性较好;用该化学还原法可制备出最小粒径为1.09nm的纯净纳米铜.在聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的保护下,可有效防止纳米铜粉末氧化.     

基于滑轮结构的多孔氧化石墨烯强韧化聚丙烯酰胺水凝胶制备

以丙烯酰胺为单体,分别以多孔氧化石墨烯(HGO)和氧化石墨烯(GO)为交联剂,采用原位聚合法制备了多孔氧化石墨烯增强增韧聚丙烯酰胺水凝胶(PHH)和氧化石墨烯增强增韧聚丙烯酰胺水凝胶(PGH)。结果表明,GO和HGO都能同时提高水凝胶材料强度和韧性;但由于HGO与高分子链形成的特殊贯穿结构,相对GO强韧化水凝胶, HGO强韧化水凝胶强度和韧性提高更明显: PHH断裂伸长率高达4 847%,相较于PGH提高了1.9倍,断裂韧性提高了95%。研究成果为聚合物基复合材料的增强增韧提供了一种新的力学模型并具有重要推广意义。     

石墨烯的制备及其在光催化材料中的应用

以黑龙江鸡西柳毛鳞片石墨为原料制备石墨烯,重点探讨了氧化剂配比、氧化时间对氧化石墨结构的影响,表征了氧化石墨、氧化石墨烯与石墨烯的晶体结构与形貌特征。并将石墨烯与氧化锌纳米棒阵列(RGO/ZNRs)复合,研究了石墨烯浓度对石墨烯/氧化锌纳米棒阵列复合材料光催化降解性能的影响,分析了复合材料的光降解机制。结果表明:鸡西柳毛天然鳞片石墨成功制备成单层或少层还原氧化石墨烯片,厚度为1.1~1.3 nm。石墨烯的引入有效增强了RGO/ZNRs复合材料光催化降解性能。当石墨烯浓度为2mg/mL时,RGO/ZNRs复合材料中石墨烯的含量达到最优值,光催化性能最佳。     

天然鳞片石墨微波法制备石墨烯及其电容性能

以天然鳞片石墨为原料,采用Hummer法制备氧化石墨,再利用微波法热还原氧化石墨制备石墨烯,采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、电性能测试等方法研究微波时间对石墨烯微观结构和电容性能的影响.结果表明,采用微波法可以将氧化石墨彻底还原为无定形的多层片状石墨烯,随着微波时间的延长,石墨烯的剥离效果越明显,比表面积呈现先增大后降低的趋势,微波处理90s制备的石墨烯比表面积为353.2 m2/g.随着微波时间的延长,石墨烯的电容量先升高后降低,倍率性能和循环性能先增加后趋于稳定,微波处理90s获得的石墨烯电容量为343 F/g,经过500次循环后容量保持率达98.5％,展示了良好的循环性能和倍率放电性能.     

TiO_2/GO复合材料的制备及其催化性能研究

采用改进Hummers法制备氧化石墨烯(GO),以钛酸丁酯为钛源,通过溶胶-凝胶法制备TiO_2/GO纳米复合光催化剂。利用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDS)等对催化剂的结构、组成、形貌和粒径进行表征。将催化剂用于光催化降解甲基橙(MO)溶液,考察催化剂种类、GO负载量和p H值对催化效果的影响。结果表明,TiO_2/GO复合光催化剂具有较高的光催化活性和良好的稳定性,1 mg/mL的TiO_2/GO复合催化剂对50 mL 10 mg/L MO溶液降解120 min,降解率为94.4%;催化降解过程符合一级动力学模型。     

氧化石墨烯的制备及其对黄药的吸附行为研究

采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),利用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、傅里叶红外光谱仪及拉曼光谱仪分别对GO进行了表征;以其为吸附材料,探究了GO对正戊基黄药、正丁基黄药和乙基黄药在不同温度条件下的吸附行为。研究结果表明,GO对黄药的吸附符合Langmuir等温吸附模型,提高温度有利于GO对黄药的吸附,该吸附过程为可自发完成,属物理吸附。随着黄药碳链的增长,GO对黄药的饱和吸附量呈递增趋势,且吸附更容易发生。     

磁性氧化石墨烯对水中Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的快速去除与吸附机理

制备了磁性氧化石墨烯(MGO)吸附剂,并用于去除水中的Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ),分析了吸附等温线、动力学、热力学,探讨了吸附机理。结果表明,当MGO用量为500 mg/L时,其对水中Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)(初始浓度均为600.53 mg/L)的吸附分别于7 min和5 min达到平衡,对Cu(Ⅱ)的吸附率和吸附量分别为92.77%和1 114.22 mg/g,对Co(Ⅱ)的吸附率和吸附量分别为88.74%和1 065.81 mg/g。MGO对Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的吸附为热力学自发的吸热过程,符合Freundlich模型和准二级动力学模型;吸附基于MGO的含氧官能团对Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)的化学作用力。MGO吸附剂对水中Cu(Ⅱ)和Co(Ⅱ)具有快速高效的吸附性能,是一种应用前景良好的重金属吸附材料。     

CTAB与KH550改性凹凸棒石的改性效果对比

分别利用十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和硅烷550(KH550)对凹凸棒石进行有机化改性.采用界面接触角、红外光谱分析对表面改性前后的凹凸棒石进行分析表征.研究了不同改性条件对凹凸棒石改性效果的影响.结果表明,十六烷基三甲基溴化铵改性凹凸棒石的效果好于硅烷550改性凹凸棒石的改性效果.     

硝酸铜改性超级电容器用煤基活性炭电极材料的电化学性能

以印尼褐煤为原料、KOH活化法制备的煤基活性炭,采用硝酸铜溶液浸渍-高温热解法对其进行改性处理,低温N 2 吸附法对改性前后活性炭的孔结构进行表征,SEM和XRD对改性前后活性炭的表面形态和微晶结构进行表征,并测定KOH对活性炭的润湿性及活性炭电极的恒流充放电、循环伏安、交流阻抗等电化学性能。结果表明：硝酸铜改性可能使部分孔隙（尤其是微孔堵塞）的比表面积和孔容积降低,但中孔率有所提高;硝酸铜改性可以提高KOH溶液对活性炭的润湿性,在活性炭表面负载氧化铜,提高活性炭对电解液的吸附能力,并产生赝电容效应,提高活性炭的电化学性能。在试验条件下改性硝酸铜溶液的最佳浓度为2%,其电容器的质量比电容可达322 F/g,并使交流阻抗等电化学性能得到改善。     

十六烷基三甲基溴化铵对磷尾矿基充填材料输送特性的影响研究

以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为减阻剂,利用自制的输送装置研究了磷尾矿基充填材料(PTFM)的输送特性,考察了CTAB对PTFM料浆输送量和黏度的影响。结果表明,PTFM料浆浓度74%时,随着CTAB添加量增加,PTFM料浆输送量逐渐增大,黏度逐渐减小。采用Zeta电位仪、沉降颗粒分析仪和浊度仪分析了CTAB改善PTFM料浆输送特性的原因,CTAB使PTFM动电位增大,导致颗粒间静电斥力增大,颗粒分散程度加大,黏度降低。沉降试验结果也表明,添加CTAB能增强颗粒的分散程度。此外,加入CTAB能略微增大PTFM的抗压强度。综合考虑PTFM料浆的输送量和养护后的抗压强度,CTAB的合理添加量为600 g/t。     

有机蒙脱石对赤潮藻生长的影响

蒙脱石对藻类细胞具有较强的吸附能力,CTAB具有良好的杀菌效果且易被生物降解,因此本文采用CTAB对蒙脱石进行了有机改性,并利用改性蒙脱石对两种代表性赤潮藻(东海原甲藻和亚历山大藻)进行了吸附处理,通过比较上清液的藻类生物量变化和蛋白质浓度改变,证明少量改性土就具有良好的除藻效果。这为有机蒙脱石在环境污染治理方面的有效利用提供了重要理论依据。     

废白土制备有机膨润土处理炼油碱渣废水

采用十六烷基三甲基溴化铵( CTAB)对废白土进行改性,制成了有机改性膨润土,研究了其对炼油碱渣废水的处理效果.结果表明:所制得的有机改性膨润土可显著吸附炼油碱渣废水中的有机污染物,使废水的COD值从14173.2 mg/L降到3300 mg/L,COD去除率达到76.72 %.     

CTAB与油酸钠混合捕收剂浮选分离磁铁矿与角闪石的研究

采用油酸钠(NaOL)与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)混合捕收剂进行磁铁矿与角闪石的浮选分离研究。分别考察了单一捕收剂CTAB、NaOL和混合捕收剂对单矿物和人工混合矿浮选的影响,借助Zeta电位、FTIR对捕收剂与矿物表面的吸附机理进行了研究。矿物浮选试验结果表明:在pH=5.5,CTAB与油酸钠的摩尔比为2∶1的条件下,混合捕收剂较单一捕收剂具有更好的选择性。Zeta电位和红外光谱结果表明,单一捕收剂CTAB和油酸钠分别以物理吸附与化学吸附的形式吸附在矿物表面,混合捕收剂中油酸钠的存在一定程度上抑制了CTAB在磁铁矿表面的吸附,但不影响CTAB在角闪石矿物表面的吸附。