海藻酸钠/羟丙基甲基纤维素/氧化石墨烯复合气凝胶的制备及性能评价

以海藻酸钠和羟丙基甲基纤维素等天然高分子化合物为原材料,通过引入氧化石墨烯,采用原位凝胶化方法制备了海藻酸钠/羟丙基甲基纤维素/氧化石墨烯新型气凝胶材料。研究结果表明,制备的气凝胶具有均匀多孔的空间结构,而且继承了氧化石墨烯材料典型的分层结构; XRD分析表明氧化石墨烯以氢键连接的方式均匀地分散在海藻酸钠体系中;以重金属Cu2+的吸附量为指标,气凝胶对铜离子的吸附量先急剧增加后趋于平衡;通过对经验方程的拟合分析,气凝胶对Cu2+吸附更遵循Freundlich吸附过程和准二级动力学模型,属于化学吸附。     

功能化氧化石墨烯吸附材料的研究进展

为推进氧化石墨烯材料在水处理领域的应用,综述了近几年功能化氧化石墨烯吸附材料的研究成果。首先介绍了氧化石墨烯的制备方法与结构特征,然后将功能化氧化石墨烯吸附材料分成共价键改性材料和非共价键复合材料。针对氧化石墨烯上不同官能团的化学修饰,将共价键改性材料划分成5类:羰基功能化、羧基功能化、羟基功能化、环氧基功能化和碳碳双键功能化。根据复合材料结构形态的不同,将非共价键复合材料划分成3类:氧化石墨烯基凝胶、氧化石墨烯基分离膜、氧化石墨烯基磁性吸附剂。最后讨论了功能化氧化石墨烯吸附材料在水处理中存在的问题,指出共价键和非共价键的联合功能化处理有望成为氧化石墨烯吸附材料的发展方向。     

棉秆皮微晶纤维素相变调温纤维的基本性能

为了提高棉秆皮微晶纤维素纤维的热学和强伸性能,以石蜡为芯材,密胺树脂为壁材,氧化石墨烯为导热材料,采用原位聚合法,制备氧化石墨烯相变微胶囊,并通过湿法纺丝方法纺制棉秆皮微晶纤维素相变调温纤维。测试了含有不同氧化石墨烯质量分数的相变微胶囊的形态结构、热学性能、粒径大小,以及棉秆皮微晶纤维素相变纤维的形态结构、热学性能、强伸性能及甲醛含量。结果表明:加入质量分数0.2%的氧化石墨烯时,相变微胶囊相变焓达到82.97 J/g,包覆率为54.91%,耐热性能较优,其形态结构较圆润、规则;加入质量分数0.2%氧化石墨烯相变微胶囊占棉秆皮微晶纤维素质量的10%而制备的棉秆皮微晶纤维素相变纤维的热学和强伸性能较优,相变焓为2.446 J/g,纤维断裂强度为0.280 cN/dtex,纤维表面较光滑、均匀;此外测得相变纤维甲醛含量11.946 mg/kg,远小于婴幼儿纺织品(三岁内)为20 mg/kg的国家标准规定。     

磺化还原氧化石墨烯的制备及其对碱性染料的吸附研究

本研究探索了磺化还原氧化石墨烯的制备及其对碱性染料的吸附性能。通过接枝含有芳香自由基的磺酸根到还原氧化石墨烯(rGO)来制备磺化还原氧化石墨烯(S-rGO)纳米片材。通过红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜对合成的吸附剂磺化还原氧化石墨烯(S-rGO)进行了表征,结果表明磺酸根被成功地接枝到氧化石墨烯上。本研究系统地研究了p H、时间和吸附剂量等对吸附行为的影响。吸附实验结果表明,吸附过程遵从准二级动力学模型和Langmuir模型,表明该吸附由表面反应过程所控制,属于单分子层吸附。吸附解吸实验中碱性橙21、硫黄素T和罗丹明B的吸附率均大于99%,解析率分别达到98.81%、86.63%和94.44%,表明吸附剂S-r GO对碱性染料有很好的吸附解吸性能且可重复使用。使用该材料处理工业废水可防止有害染料污染农产品后在食物链中地不断富集,从而危害人类健康。     

棉秆皮纤维素/氧化石墨烯纤维的制备及其力学性能和吸附性能

为提高纤维素基纤维的强力及其对阳离子染料亚甲基蓝的吸附能力,利用超声分散和湿法纺丝法,制备了含有不同质量分数氧化石墨烯(GO)的棉秆皮纤维素/GO纤维。借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪分析了棉秆皮纤维素/GO纤维的形态和结构,探讨了GO质量分数对纤维断裂强力和吸附量的影响,并对吸附实验数据进行拟合分析。结果表明:随着GO质量分数的增加,纤维的断裂强力先增大后减小;GO质量分数为0.4%时,纤维断裂强力最优为31.12 cN,与未添加GO的纤维相比断裂强力提高了84%;纤维对亚甲基蓝的吸附量随着GO质量分数的增加而增加,吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,属于单分子层的吸附,吸附过程为自发的放热反应。     

纤维素酶在不同长度纤维上的吸附行为

纤维素酶在纤维表面上的吸附是纤维素水解糖化的第一步,探讨了纤维素酶在不同长度纤维上的吸附行为。纤维素酶在纤维上吸附约60 min后可达到平衡,且吸附量随初始酶用量的增加而增多。吸附过程遵循Langmuir等温吸附,且纤维素酶在短纤维上具有最大的吸附量,但在长纤维上具有最大的Langmuir吸附平衡常数,说明纤维素酶在长纤维上能更快地达到吸附平衡。对吸附热力学常数的计算表明,纤维素酶吸附是自发、放热过程,且不可逆吸附。纤维素酶在48目纤维上有最大的吸附焓变,在28目纤维上有最大的吸附熵变。     

石墨烯复合纤维与纺织品的功能

阐述了石墨烯纤维素复合纤维的功能性研究,包括力学性能、防紫外线性能、抗静电性能及阻燃性能等。研究了石墨烯对锦纶纤维的改性以及石墨烯功能性纺织品,包括石墨烯复合紫外防护织物、聚苯胺氧化石墨烯功能织物以及聚乙烯醇/石墨烯复合织物。最后,对功能石墨烯复合纤维与纺织品的应用及发展进行了展望。     

石墨烯材料在纺织污水中对重金属离子吸附的应用探讨

石墨烯是一种具有独特的二维碳原子单层纳米结构的材料,有优异的导热性、导电性以及吸附性而被广泛应用.基于石墨烯材料在吸附性能上的现有研究,制备了还原氧化石墨烯膜材料.通过对铜离子的高效吸附探讨,探究了其在纺织污水处理中的应用前景.     

静电纺丝制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究进展

氧化石墨烯（GO）可视为一种非传统形态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。文中综述了近年来国内外通过静电纺丝技术制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究现状,主要介绍了氧化石墨烯-聚丙烯腈（GO/PAN）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚乳酸（GO/PLA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚偏氟乙烯（GO/PVDF）复合纳米纤维、氧化石墨烯-丝素蛋白-聚乳酸羧基乙酸（GO/SF/PLGA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚氨酯（GO/PU）复合纳米纤维、氧化石墨烯-纳米氧化锌-蚕丝丝胶（GO/nZnO/SS）复合纳米纤维的研究进展,以及它们在医药领域、过滤材料、水资源处理、压电材料、生物工程等领域的应用。     

氧化石墨烯基材料吸附重金属离子的研究进展

废水中所含的重金属离子对自然环境和人体健康造成了极大危害。在众多处理方法中,基于氧化石墨烯(GO)基材料吸附重金属离子的方法受到研究者关注。梳理近年来的研究文献,重点论述GO、不同GO基纳米复合材料、磁性氧化石墨烯(MGO)基纳米材料及还原氧化石墨烯(rGO)基材料的合成方法、重金属离子吸附概况等,通过结构表征及吸附热力学和动力学机理分析,为进一步研究、设计氧化石墨烯材料及处理重金属离子奠定基础。     

石墨烯纤维的湿法纺丝制备及其性能

为制备兼具导电性和柔韧性的石墨烯纤维,首先采用改进的Hummers法制备氧化石墨烯,然后以氧化石墨烯溶液为纺丝液,CaCl₂的乙醇溶液为凝固浴,通过湿法纺丝后经氢碘酸还原制备得到石墨烯纤维;并以羧甲基纤维素为交联剂对石墨烯纤维进行改性处理,得到交联石墨烯纤维。最后对2种石墨烯纤维的表面形态、导电性和力学性能进行测试与分析,并初步应用。结果表明:制备的氧化石墨烯含氧量为31.37%,单片层厚度为0.88 nm;2种石墨烯纤维表面均较光滑,交联石墨烯纤维内部片层排列更加紧密,其电导率达124 S/cm,与交联前的石墨烯纤维相差不大,但拉伸强度由交联前的120 MPa增加至179 MPa;单根交联石墨烯纤维作为电路导线可点亮灯泡,且可任意弯曲打结编织成花瓣及平纹网状结构。     

传统氧化去污材料对纸张纤维纤维素聚合度的影响

纤维素聚合度的大小反映了纸张老化变质降解的程度。实验采用4种氧化去污材料分别处理纸张后,再进行干热老化,测定处理前后纸张纤维的纤维素聚合度。实验表明,各氧化去污材料处理纸张后,纸张纤维的纤维素聚合度均下降,其中KMnO4-H2C2O4处理的纸张,聚合度下降最多,说明氧化去污法对纸张有较大的破坏作用,在去除纸质文物上的污斑时,应该慎重选用。     

传统氧化去污材料对纸张纤维纤维素聚合度的影响

纤维素聚合度的大小反映了纸张老化变质降解的程度。实验采用4种氧化去污材料分别处理纸张后,再进行干热老化,测定处理前后纸张纤维的纤维素聚合度。实验表明,各氧化去污材料处理纸张后,纸张纤维的纤维素聚合度均下降,其中KMnO4-H2C2O4处理的纸张,聚合度下降最多,说明氧化去污法对纸张有较大的破坏作用,在去除纸质文物上的污斑时,应该慎重选用。     

石墨烯及氧化石墨烯在纺织印染行业中的应用

系统介绍了石墨烯和氧化石墨烯的结构性质及其在纺织印染领域的应用,具体阐述了石墨烯及其共混纤维、石墨烯和氧化石墨烯整理纺织品和吸附染料等3方面的原理、工艺和发展现状,以及目前存在的问题,为石墨烯和氧化石墨烯在纺织印染领域的创新研究和实践应用提供了思路。     

石墨烯与再生纤维素复合纤维制备及性能研究

介绍功能性石墨烯与再生纤维素复合纤维的制备工艺,并对该纤维的形态结构及功能特点进行分析。结果表明:石墨烯与再生纤维素复合纤维的形态与普通纤维素纤维形态类似,石墨烯在纤维中均匀分散;当石墨烯含量达到3%以上时,石墨烯与再生纤维素复合纤维可达到相关国家标准中要求的防紫外线指标;石墨烯与再生纤维素复合纤维比普通纤维素纤维具有更好的热稳定性能。同时指出,功能性石墨烯与再生纤维素复合纤维具有良好的可纺性,既可纯纺,也可混纺交织,适合纺制各类梭织、针织纱,具有广阔的市场前景。     

二乙烯三胺基纤维素的合成及对胆红素的吸附性能

将微晶纤维素制备成2,3-二醛基氧化纤维素,再将2,3-二醛基氧化纤维素的6位羟基氯化,进行多胺化反应,合成了功能高分子材料二乙烯三胺基纤维素（DETA/MCC）。通过红外光谱、元素分析、X射线衍射对其进行了表征,分析了其对胆红素的吸附性能。研究结果表明：氧化纤维素的醛基含量为81.02%,二乙烯三胺基纤维素的含氮量为15.22%;红外谱图证实胺基已接枝到纤维素上;X射线衍射分析得到二乙烯三胺基纤维素结晶度为58.29%,比微晶纤维素（MCC）的结晶度有所下降;静态吸附测得：在pH7.4的磷酸盐缓冲溶液中,吸附温度为37℃,胆红素浓度为0.1g/L,动态吸附实验在2h时达到吸附平衡,平衡时吸附容量为8.44mg/g。     

未漂硫酸盐浆纤维表面的Fenton氧化处理作用研究

采用羧甲基纤维素(CMC)负载Fe~(2+)催化剂的方法对未漂硫酸盐针叶木浆纤维表面进行Fenton氧化处理,利用场发射扫描电子显微镜(ESEM)和紫外可见分光光度计(UV-Vis)分析确定了CMC-Fe~(2+)复合催化剂在纸浆纤维表面的吸附状态;通过对纤维形态、比打浆能耗、零距抗张强度和抗张指数进行分析,探讨了纤维表面Fenton氧化处理对纤维素聚合度、打浆过程中的纤维形态变化、纤维自身强度变化以及对比打浆能耗和浆张抗张指数的影响。结果表明,经CMC-Fe~(2+)复合催化剂催化氧化的纸浆,纤维素平均聚合度略微下降,在基本不影响纤维形态和自身强度的条件下,与未经处理的原浆相比,打浆8000转时,比打浆能耗下降9%;打浆能耗为2633 kWh/t时,浆张抗张指数提高6.9%。     

改性氧化石墨烯/海藻酸钠气凝胶球的制备与吸附性能

采用顺丁烯二酸酐修饰氧化石墨烯片层,对改性氧化石墨烯进行红外光谱、X射线衍射测试。将改性氧化石墨烯与海藻酸钠混合,以氯化钙溶液为凝固浴,采用湿法纺丝与冷冻干燥法制备气凝胶球,利用扫描电子显微镜观察气凝胶球表面;探讨凝胶球对亚甲基蓝染料的吸附效果,及其吸附动力学和吸附等温线分析。试验结果表明:顺丁烯二酸酐开环与氧化石墨烯片层上的羟基基团发生酯化反应;氧化石墨烯/海藻酸钠气凝胶球改性后的表面更加均匀平滑,氧化石墨烯分散效果更好;产物吸附过程与准二级吸附动力学模型和穆尔吸附模型相符。改性氧化石墨烯/海藻酸钠气凝胶球对亚甲基蓝的最大吸附量较未改性前提高了33.21%。     

石墨烯纤维的结构调控及其在柔性电极材料中的应用

文章在前期课题组开发的高温热风干法纺制氧化石墨烯纤维的基础上,通过在线加捻调控制备了具有不同捻度结构的氧化石墨烯纤维,并还原得到具有稳定加捻结构的石墨烯纤维;研究分析了不同加捻结构纤维的形貌结构特征、力学性能,并测试了其电化学性能。结果表明:加捻后的石墨烯纤维受皮层挤压呈现扁平状,并向内卷曲,纤维力学性能在一定程度上有所增加,且柔韧性更高。当石墨烯纤维捻度为270 r/10 cm时,纤维的断裂伸长率达到17.15%。电化学测试结果表明,在80μA时其比容量为12.4 mF/cm~2,可作为柔性电极材料使用。     

石墨烯-PET复合纤维的制备及其对水中结晶紫的吸附

为解决印染废水的环境污染问题,以涤纶(PET)纤维为基体,还原氧化石墨烯(rGO)作为功能涂层,采用浸渍-还原法制备rGO-PET纤维,研究复合纤维对水中结晶紫的吸附情况.实验结果表明,当温度为30℃,pH值为6,吸附剂用量为200mg及吸附时间为60min时,对溶液中结晶紫的吸附量最高;复合纤维对结晶紫的吸附行为符合准二级动力学吸附模型,且最大理论吸附量为30.528mg/g.吸附结束后,取出复合纤维进行解吸附再生,可实现吸附剂的循环使用.