改进Hummers法制备氧化石墨烯及其吸附铜离子研究

为了探明氧化石墨烯吸附重金属离子的特性,采用改进的Hummers法,制备了氧化石墨烯(GO),采用FTIR、Raman、XRD、XPS和AFM对其进行了表征。对比了不同溶液初始p H值、Cu2+初始浓度、吸附时间、反应温度和离子强度下,GO对Cu2+的吸附效果。结果表明,氧化处理后,GO含有羧基、羟基和环氧基等含氧官能团,C、O质量比达到2.0,厚度约为1.0 nm,层间距约为0.97 nm。GO对Cu2+的吸附在90 min内达到平衡,其吸附容量在p H值小于6.0时随p H值的升高而升高,随温度的升高而升高,随Cu2+初始浓度的增大而增大。在298 K,p H值为5.5,Cu2+初始质量浓度为50 mg/L时,GO对Cu2+的平衡吸附容量为91.6 mg/g。GO对Cu2+的吸附过程符合Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型,是均匀的单分子层吸附且由化学反应控制,GO对Cu2+的吸附是自发的吸热过程。     

铜离子在印迹壳聚糖/Al2O3上的吸附-脱附特性

采用表面接枝和表面印迹技术,以正硅酸乙酯改性后的Al2O3粉末为载体、壳聚糖为功能单体,制备了Cu2+印迹复合材料(IIP/Al2O3),用于选择性分离Cu2+. 研究了IIP/Al2O3对Cu2+的动态吸附,利用Thomas, Yoon-Nelson和Wolborska模型分析IIP/Al2O3吸附Cu2+过程,考察了动态条件下Cu2+的最佳洗脱条件. 结果表明,当Cu2+浓度100 mg/L、柱高37.25 mm、流速1.0 mL/min和pH=5时,IIP/Al2O3的穿透吸附容量和动态吸附容量分别为4.03和15.68 mg/g,Cu2+去除率为45.55%;Thomas和Yoon-Nelson模型能很好地拟合IIP/Al2O3对Cu2+的吸附;在柱高37.25 mm、洗脱液流速1.0 mL/min的条件下,15 mL 0.6 mol/L盐酸溶液对Cu2+的脱附率高达99.54%,脱附作用时间短,Cu2+易回收.     

聚苯胺/四氧化三铁/氧化石墨烯核壳纳米复合材料的制备及其吸附性能的研究

采用氧化法在常温下合成聚苯胺/四氧化三铁/氧化石墨烯核壳纳米复合材料,并作为吸附剂吸附Cu2+离子。用XRD和FT-IR进行表征。研究了不同吸附时间、p H和循环使用次数等对复合物吸附容量的影响,在25℃、溶液p H为4.8时最大吸附能力为43.2 mg/g。该复合材料对Cu2+离子吸附过程符合准二级动力学模型,表明吸附过程涉及吸附物与污染物之间的物理和化学相互作用。     

超声化学辅助法制备纳米ZnS及其对水中铜离子的吸附性能

铜污染引发的环境问题严重影响着人类的生命健康。本文以Zn(NO_3)_2·6H_2O和Na_2S·9H_2O为原料,水为溶剂,通过超声化学辅助法制备出纳米ZnS,并将其应用于水中铜离子的吸附脱除。利用FTIR、XRD、SEM和N2物理吸附等手段进行表征,研究了初始浓度、接触时间、处理温度、pH和竞争阳离子等对铜离子吸附容量的影响。结果表明,制得的纳米ZnS为单一立方相闪锌矿,颗粒呈不规则块状,孔道结构主要为纳米ZnS晶粒团聚形成的聚集孔,孔径分布较宽。该纳米ZnS表现出对水中铜离子良好的吸附性能,在吸附剂量200mg/L、铜离子初始浓度400mg/L、接触时间12h、处理温度25℃的条件下,饱和吸附容量高达629.8mg/L,水中Na~+和K~+对吸附性能无明显影响,且其对水中铜离子的脱除机理为离子交换与吸附的协同作用。     

负载铬钴石墨烯基材料对汞(Ⅱ)的吸附性能研究

利用石墨烯的还原性与过渡金属盐类的氧化性,制备得到分别负载有铬和钴的还原氧化石墨烯(RGO)复合材料RGO/Cr和RGO/Co,并将其应用于对Hg~(2+)的吸附。结果表明:RGO/Cr比RGO/Co及RGO具有更大比表面积,负载铬和钴后RGO的亲水性能显著增加。Langmuir拟合RGO、RGO/Cr、RGO/Co对Hg~(2+)的理论单层最大吸附容量分别为128.98、181.86、146.86 mg/g,同时吸附过程均符合伪一级和伪二级动力学模型。     

磁性氧化石墨烯材料的制备及其对重金属离子的吸附研究

采用一步共沉淀法,以FeCl_2·4H_2O、FeCl_3·6H_2O和氧化石墨烯为原料,在碱性条件下制备氧化石墨烯/四氧化三铁的磁性复合材料(MGO),考察pH、时间和吸附温度等对MGO吸附Cu⁽²⁺⁾的影响。结果表明,MGO对Cu(2+)的影响。结果表明,MGO对Cu⁽²⁺⁾的最佳吸附条件:20 mL浓度为200 mg/L、pH=5.5的Cu(2+)的最佳吸附条件:20 mL浓度为200 mg/L、pH=5.5的Cu⁽²⁺⁾溶液,加入MGO 20 mg,吸附温度30℃,吸附时间150min,最大吸附容量为61.4 mg/g,Cu(2+)溶液,加入MGO 20 mg,吸附温度30℃,吸附时间150min,最大吸附容量为61.4 mg/g,Cu⁽²⁺⁾的去除率为98.1%。MGO吸附Cu(2+)的去除率为98.1%。MGO吸附Cu⁽²⁺⁾符合准二级动力学模型。     

氧化改性橡椀单宁对铜离子溶液的吸附性

以橡椀栲胶为原料,通过双氧水氧化降解改性,研究水解类橡椀单宁改性后对铜离子溶液的吸附沉淀以及pH值、金属溶液初始浓度对铜离子吸附沉淀容量的影响和规律。结果表明,氧化橡椀单宁对Cu2+的吸附平衡符合Freundlich方程。改性后吸附沉淀容量受初始浓度影响较大,初始浓度为20 mg/L时基本不发生吸附沉淀,试验最大初始浓度100 mg/L时吸附量达到39.300 mg/g。     

柚皮粉复合高吸水树脂吸附溶液中Cu2

研究了柚皮粉接枝聚丙烯酸-聚丙烯酰胺复合高吸水树脂（PP-SA）对Cu2 的吸附行为及机理。考察了吸附时间及硫酸铜初始质量浓度对PP-SA铜离子吸附容量的影响，并对其吸附Cu2 过程进行了热力学等温线及动力学方程拟合，应用X射线光电子能谱（XPS）及热重分析（TG）技术对吸附Cu2 溶液饱和的PP-SA做了表征，探讨了其吸附Cu2 机理。结果表明硫酸铜初始质量浓度为2000 mg/L时PP-SA铜离子吸附容量最大，可达199.3 mg/g，吸附约4 h即达饱和；PP-SA对Cu2 的吸附等温线符合Langmuir吸附等温式，吸附动力学符合准二级动力学方程；PP-SA对Cu2 的吸附主要通过离子交换、螯合作用及静电吸引实现，被吸附的铜物种以Cu2 形式存在，其中有小部分CuSO4。     

氧化石墨烯对水中重金属离子吸附影响的研究

通过氧化石墨烯(GO)对重金属离子Pb2+、Cd2+和Cr3+的吸附实验,考察了离子浓度、溶液p H值、GO用量、吸附时间对GO吸附重金属离子的影响。结果表明增加离子浓度有利于重金属离子吸附量的提高,当离子浓度达到1000 mg/L时,吸附量增加的趋势变缓。吸附时间在20 min以上,重金属离子吸附量变化不大。GO用量增加反而降低单位质量GO的吸附量。重金属离子吸附量在p H值为5.5~6.5范围内最佳。     

壳聚糖/胺基化氧化石墨烯复合膜对Cu~(2+)吸附行为的研究

为增强壳聚糖(CS)膜吸附重金属离子的能力,以CS为基体,利用乙二胺(EDA)对氧化石墨烯(GO)进行胺基化改性,将改性后的GO(n-GO)引入CS制备得到壳聚糖/胺基化氧化石墨烯(CS/n-GO)复合膜。探究吸附时间、吸附剂质量、溶液p H、初始质量浓度等条件下复合膜对铜离子(Cu~(2+))吸附性能的影响。结果表明,GO表面成功接枝上了氨基,最佳的胺基化摩尔比为n(GO)∶n(EDA)=1∶8。在吸附时间为12 h、溶液p H=4、吸附剂质量为70 mg、初始质量浓度为50 mg/L时,CS/nGO复合膜对Cu~(2+)吸附效果最好,吸附率最高可达92. 8%。CS/n-GO复合膜对Cu~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附模型符合Langmuir等温吸附模型。经过5次吸-脱附实验后,复合膜仍可重复使用。     

Radiation synthesis of graphene oxide/composite hydrogels and their ability for potential dye adsorption from wastewater

A high yield of graphene oxide (GO) was chemically synthesized from graphite powder utilizing adjusted Hummer's method. The contents of acidic functional groups in GO were determined using potentiometric titration. Composite hydrogels dependent on graphene oxide/poly(2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid)/polyvinyl alcohol (GO/PAMPS/PVA) were synthesized utilizing a ⁶⁰Co gamma irradiation source at different doses. The synthesized graphene oxide and composite hydrogels were portrayed via X-ray diffraction, thermogravimetric analysis, and Fourier transform infrared analysis. The morphology of composite hydrogels was characterized by scanning electron microscope. The gel % and swelling % for the prepared hydrogel demonstrated that the swelling % of hydrogel increased with raising AMPS content. Whereas the increment of GO and increasing the irradiation dose lead to a reduction in the swelling %. The influences of pH, GO percentage, initial dye concentration, the adsorbent dosage, contact time, and temperature on the adsorption of basic blue 3 dye were evaluated and the adsorption capacity was 194.6 mg/g at optimum conditions; pH = 6, GO/PAMPS/PVA composite hydrogels with 5 wt% of GO, initial dye concentration = 200 mg/L, adsorbent dose = 0.1 g, solution volume = 50 mL after 360 min at room temperature (25°C). The adsorption of dye onto the GO/PAMPS/PVA composite hydrogels follows Pseudo-second-order adsorption kinetics, fits the Freundlich adsorption isotherm model.     

紧实型GO/PVDF复合膜对有机染料的去除性能研究

采用氧化石墨烯(GO)改性PVDF膜，利用浸没沉淀相转化的方法制备了紧实型GO/PVDF复合膜，对膜的亲水性、纯水通量和表面Zeta电位等性能进行了考察，并选择罗丹明B和甲基橙分别代表正负电荷染料，对膜的吸附、脱附和截留性能进行了考察。结果显示，膜的纯水通量从45.10 L/(m²·h)增加到58.40 L/(m²·h)。GO含量为0.50%(质量)时(M2)，膜的综合性能较优。GO/PVDF复合膜对罗丹明B的吸附效果较好，1.5 d之后，M0~M3的吸附量分别为1.02、1.24、1.79和1.49 mg/g。乙醇对罗丹明B的脱色率达到80%以上。膜对甲基橙的吸附效果较差，M2的吸附量仅为0.46 mg/g，0.10 mol/L HCl溶液对甲基橙脱色率达到86%以上。膜对两种染料的截留率均保持在57.60%和57.20%以上。为纳米材料改性有机膜的制备以及对有机染料的去除提供了一定的科学依据。     

磁性三乙烯四胺氧化石墨烯对Cu2+的吸附行为

为了提高氧化石墨烯(GO)的吸附能力和分离效果,采用恒温搅拌法和水热法制备磁性三乙烯四胺氧化石墨烯(M-T-GO)复合吸附剂。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和透射电镜(TEM)测试方法对其进行表征,并对M-T-GO对Cu²⁺的pH、吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学进行研究。结果表明,M-T-GO对Cu²⁺的吸附符合二级反应动力学和Langmuir吸附等温式描述,吸附反应为自发吸热过程,饱和吸附量为245.09 mg·g^-1,同时具有快速分离和易再生的优点。采用X射线光电子能谱(XPS)推测M-T-GO对Cu²⁺的吸附机理,结果表明M-T-GO主要通过螯合作用和静电引力对Cu²⁺进行吸附。     

聚丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶制备及对亚甲基蓝吸附

以丙烯酸(AA)为原料,二丙烯酸酯(Pul DA)分散的氧化石墨烯(GO)纳米胶粒(GO-Pul DA)为增强剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,通过自由基共聚合制备了一系列结构均一的聚丙烯酸/氧化石墨烯复合水凝胶(PAA/GO-Pul DA)。考察了BIS质量浓度、GO质量浓度以及溶液pH值对复合水凝胶力学性能、吸水性和亚甲基蓝(MB)吸附量的影响。结果表明,当GO质量浓度从0.1 g/L增加至1.0 g/L时,复合水凝胶拉伸强度从5.0 k Pa增加至10.4 k Pa,断裂伸长率高于100%,当GO的质量浓度为0.3 g/L时,复合水凝胶的断裂伸长率最高为151%;复合水凝胶表现出pH敏感的高吸湿性,pH从3.0增加至6.8时,平衡溶胀比(SRe)变化可达386 g/g,pH=6.8时最大SRe高达490 g/g。当溶液pH值从3.0增加至11.0时,PAA/GO-Pul D对MB的平衡吸附量(qe)可增加1 400~1 500 mg/g,pH=11.0时最大的qe高达1 789 mg/g。复合水凝胶对MB的吸附行为符合准一级动力学模型。5次吸附-解吸附循环后,相对于首次吸附,PAA/GO-Pul D对MB的吸附能力仍保持高达60%,解吸附效率高于90%。     

铜基石墨烯复合催化剂的合成与表征

采用原位水热法制备了Cu/rGO催化剂并引入对苯二甲酸(TPA)对Cu基石墨烯复合材料进行改性研究,探究了不同溶剂、水热时间、沉淀pH对引入TPA的Cu/rGO催化剂材料微观结构特性的影响。通过XRD、FT-IR、XPS和SEM表征技术分析了催化剂的形貌结构及物化性质。考察了催化剂用于二乙醇胺脱氢的催化性能。在V_(乙醇)∶V_(水)=1∶1为溶剂,沉淀pH为13.0,160℃水热10 h,制备的催化剂性能最好,亚氨基二乙酸收率为86.55%,与没有添加TPA的Cu/rGO催化剂相比收率提高20%。TPA的加入,增强了GO片层间的相互作用,增加了GO片层间的有机官能团,稳定Cu₂O并使其结晶度较好,增加催化剂活性位点,以提高反应速率。且粒径约为10 nm左右的Cu纳米粒子均匀分布在褶皱状片层结构的rGO表面,提高催化剂抗烧结性能。     

Microfluidic synthesis of ultrasmall Co nanoparticles over reduced graphene oxide and their catalytic properties

We prepared a one-stage microfluidic-based method for continuous synthesis of cobalt (Co) nanoparticles over reduced graphene oxide (rGO) to produce Co/rGO composites. These were generated by the coreduction of Co²⁺ ions and GO with NaBH₄ which was confined within discrete aqueous plugs segmented by octane as continuous phase. Owing to the excellent transfer properties from recirculation in these plugs, ultrasmall Co nanoparticles were distributed homogeneously on the GO sheets without using any surfactants. As compared to batch methods, the average size of Co nanoparticles and the relative standard deviation decreased from 4.0 ± 1.42 nm and 35.9% to 2.0 ± 0.45 nm and 22.6%, respectively. The as-prepared Co/rGO composites exhibited superior activity towards the catalytic reduction of p-nitrophenol to p-aminophenol with NaBH₄ compared with Co nanoparticles and rGO; this enhanced activity could be attributed to the synergistic effect between Co nanoparticles and rGO.     

氧化石墨烯插层膨润土复合材料高效吸附碱性紫3染料

通过超声途径,利用氧化石墨烯（GO）插层膨润土（Bent）制备复合材料（BGO）,并评估对碱性紫3的吸附效果。采用XRD、FTIR、BET、SEM、XPS等检测手段表征了复合材料的结构特征,通过Langmuir、Freundlich模型和伪一级、伪二级模型拟合了等温吸附数据和动力学吸附数据,范特霍夫方程研究热力学过程。结果表明：GO成功插入Bent层间,XRD图谱显示膨润土层间距从1.35nm（Bent）扩大至1.6nm（BGO）,BGO比表面积有大幅提升;吸附数据符合Langmuir等温线模型和伪二级动力学模型,在30℃、250mg/L初始浓度下,BGO最高吸附容量可达420.17mg/g,与Bent相比,BGO显示更强的吸附能力,吸附过程展现快速动态;热力学研究表明吸附过程是自发且吸热的。机理分析表明,高比表面积GO及所带含氧基团与Bent之间的协同作用共同决定BGO具有高吸附能力。     

石墨烯水凝胶的制备及其吸附性能研究

通过改进的Hummers法制备氧化石墨烯(GO),利用乙二胺(EDA)作还原剂,制得三维网状结构石墨烯水凝胶.利用紫外分光光度计考察了其对Pb2+的吸附性能,结果表明:120 min左右达到吸附平衡,并且在吸附剂用量为18 m g、氯化铅溶液质量分数为80 m g/L时,吸附效果最好,并且其吸附行为更符合准二级吸附动力...