利用氧化石墨烯复合膜吸附去除水中重金属离子的研究进展

氧化石墨烯作为一种独特的碳纳米材料,具有很高的比表面积,且其表面含有丰富的羟基、羧基等含氧基团,被认为是一种得天独厚的吸附材料,在净化水体方面有着广阔的发展前景。目前,为进一步提高氧化石墨烯对重金属离子的选择吸附性,氧化石墨烯被辅之以其他功能化材料,来制备复合材料。此外,膜分离技术在解决水环境问题上效果显著,因此将氧化石墨烯复合材料与膜分离技术相结合,来制备氧化石墨烯复合膜,对净化水体起到了事半功倍的效果。本文综述了氧化石墨烯复合膜材料的制备方法,并对其去除水中重金属离子的研究进展与吸附机理进行了综述,也对后续研究方向进行了展望。     

氧化石墨烯基复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附研究

以氧化石墨烯(GO)、氧化铈(CeO2)和改性壳聚糖(DCS)为原料,采用溶液共混法合成氧化石墨烯基复合材料(DCG)。研究了DCG对Cr(Ⅵ)的静态吸附性能,考察了DCG用量、Cr(Ⅵ)质量浓度、吸附时间和吸附温度对吸附效果的影响。实验结果表明,DCG质量浓度为2g/L、废水中Cr(Ⅵ)质量浓度为20mg/L、吸附温度为25℃、吸附时间为90min时吸附效果最好。傅里叶变换红外光谱、扫描电子显微镜和X射线衍射分析表明,DCG为较厚的片层结构,片层表面附着大量点状物,羟基、羧基和氨基为主要活性吸附位点。复合材料DCG明显改变了GO、CeO2和DCS三者的团聚性和亲水性,充分发挥了各自的吸附性能。     

石墨烯及其复合材料对水中重金属离子的吸附性能研究

石墨烯作为一种新型的碳纳米材料,具有独特的物理化学性质如高的机械强度、良好的稳定性、超大的比表面积及极强的表面化学活性等,使得石墨烯成为一种得天独厚的吸附材料。综述了石墨烯及其复合材料的制备方法,并对其在去除水中重金属离子的研究进展与吸附机理方面进行了综述,最后对石墨烯及其复合材料的后续研究方向进行了展望。     

纳米二氧化锰@还原氧化石墨烯对水中Pb(Ⅱ)的吸附性能与吸附机制研究

以重金属Pb(Ⅱ)为目标污染物,制备了MnO₂@还原氧化石墨烯(MnO₂@RGO)复合吸附剂。考察了吸附剂投加量、溶液pH、初始浓度和反应温度等因素对Pb(Ⅱ)去除效果的影响。结果表明:MnO₂@RGO对废水中的Pb(Ⅱ)吸附效果显著,在Pb(Ⅱ)浓度50mg/L,MnO₂@RGO投加量0.15g/L,pH为6.0,吸附时间3h的条件下,吸附量可达到124.3mg/g,Pb(Ⅱ)去除率可达到75%。纳米MnO₂@RGO可用Langmiur等温模型和伪二级动力学方程来描述,为单分子层吸附,以化学吸附为主。在MnO₂@RGO吸附剂的X射线衍射图谱中出现了MnO₂的特征吸收峰,其附着于RGO表面,印证了MnO₂@RGO吸附剂的成功制备。     

氧化石墨烯及其复合材料对水中放射性核素的吸附

在核能和核技术的快速发展过程及应用中产生了大量放射性废水,其对生态环境会造成潜在的污染,因此对放射性废水处理技术的研究对保护环境有着重要的意义。氧化石墨烯及其复合材料具有比表面积高、官能团丰富、吸附能力强、化学稳定性好等优点,在放射性废水处理领域受到广泛关注。本文综述了近年来有关氧化石墨烯及其复合材料对水中放射性核素吸附的研究现状及进展,介绍了氧化石墨烯及其复合材料对放射性核素的吸附容量、吸附等温模型、吸附热力学、影响因素和吸附机理。最后分析了氧化石墨烯及其复合材料处理放射性核素在辐射稳定性和高吸附选择性等方面面临的问题和挑战,探讨了推动该类材料今后实际放射性废水处理中工程应用的重点研究方向,如完善的产业体系和积极研发相匹配的成套水处理工艺及设备等。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备及吸附研究进展

综述了近年来氧化石墨烯/壳聚糖新型复合材料的研究进展,侧重介绍了该材料的常用制备方法及其对重金属离子和有机染料的吸附情况,讨论了该复合材料的脱附再生性能,指出了目前研究中尚存在的问题,并对未来的研究工作提出了一些建议。     

氧化石墨烯／壳聚糖复合材料的制备及吸附研究进展

综述了近年来氧化石墨烯／壳聚糖新型复合材料的研究进展,侧重介绍了该材料的常用制备方法及其对重金属离子和有机染料的吸附情况,讨论了该复合材料的脱附再生性能,指出了目前研究中尚存在的问题,并对未来的研究工作提出了一些建议。     

石墨烯的制备及其对重金属Pb~(2+)离子的吸附性能研究

用乙酰丙酮还原氧化石墨制备得到石墨烯,其可在水、丙酮、N,N-二甲基甲酰胺等极性溶剂中超声分散,其中以水作为溶剂其分散性最好(浓度约为0.7g/L)。通过原子力显微镜(AFM)测定石墨烯的厚度为0.68nm,表明石墨烯是单层。红外光谱(IR)和紫外可见光谱(UV-Vis)数据表明乙酰丙酮被化学功能化修饰到石墨烯表面,且红外光谱中羧基峰的消失表明氧化石墨被乙酰丙酮还原。通过电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定吸附后离子浓度,用Langmuir吸附等温式计算得到石墨烯对于Pb2+的最大吸附量为105.4mg/g,相关系数r为0.99958,Langmuir常数b为3.65。研究表明:石墨烯对水溶液中重金属Pb2+离子具有优异的吸附性能,这主要归因于石墨烯的巨大比表面积和乙酰丙酮分子对Pb2+离子的强络合能力。     

氧化石墨烯水泥基复合材料的性能及研究进展

水泥基材料在建筑领域应用广泛,但其存在抗弯强度低、抗裂性和韧性差等缺点,因此改善水泥基材料性能一直是建筑材料领域研究的热点之一.氧化石墨烯(GO)是在石墨烯基面和边缘修饰了含氧官能团的一种二维衍生石墨烯材料,具有蜂窝状的结构形貌,亲水性、分散性和反应活性好.将GO加入水泥基材料中,可促进花状形貌晶体的形成,并加速水化进程的成核速度,使其形成致密的交联结构,进而细化水泥浆体的空隙,有效降低孔隙率,从而增强水泥基材料的力学性能,但流动性等有所降低.因此研究人员主要从微观作用机理、静态力学性能及耐久性等方面开展了深入研究,并取得了丰硕的成果.GO自身较大比表面积的结构性质致使水泥基复合材料流变性差,利用硅灰(SF)和氧化石墨烯包覆硅灰(GOSF)等外加剂对GO进行改性,从而提高GO水泥浆体的流动性.基于微观结构作用机理,对比不同GO掺量、试件尺寸、水灰比下的抗压强度和抗弯强度的增长率,分析GO水泥基复合材料的力学性能的增强机理.GO对水泥基材料抗压、抗拉、抗弯强度增长率存在较大差异,其中抗弯强度提高幅度最大.GO对硅酸盐水泥力学性能的提高程度较磷酸镁钾水泥更为显著.对于动态力学性能,不同应变率下裂纹扩展路径存在差异,在高应变率下GO的增强效应更为显著.水泥基材料工作环境中各类离子化合物及酸碱度对其基体有消极的影响,GO对其耐久性有明显的提高作用.本文对近年来GO水泥基复合材料的研究状况进行梳理,分析其微观结构作用机理、流动性、力学性能及耐久性等,阐述了目前国内外的研究状况及存在的问题,并展望了GO水泥基复合材料未来的发展趋势.     

Electron Transfer Directed Antibacterial Properties of Graphene Oxide on Metals

Nanomaterials such as silver nanoparticles and graphene‐based composites are known to exhibit biocidal activities. However, interactions with surrounding medium or supporting substrates can significantly influence this activity. Here, it is shown that superior antimicrobial properties of natural shellac‐derived graphene oxide (GO) coatings is obtained on metallic films, such as Zn, Ni, Sn, and steel. It is also found that such activities are directly correlated to the electrical conductivity of the GO‐metal systems; the higher the conductivity the better is the antibacterial activity. GO‐metal substrate interactions serve as an efficient electron sink for the bacterial respiratory pathway, where electrons modify oxygen containing functional groups on GO surfaces to generate reactive oxygen species (ROS). A concerted effect of nonoxidative electron transfer mechanism and consequent ROS mediated oxidative stress to the bacteria result in an enhanced antimicrobial action of naturally derived GO‐metal films. The lack of germicidal effect in exposed cells for GO supported on electrically nonconductive substrates such as glass corroborates the above hypothesis. The results can lead to new GO coated antibacterial metal surfaces important for environmental and biomedical applications.     

氧化石墨烯/铜基复合材料的微观结构及力学性能

采用球磨和真空热压烧结方法成功制备氧化石墨烯/铜复合材料。利用OM,SEM,XRD,显微硬度计和电子万能试验机等分析球磨后的复合粉形貌,研究氧化石墨烯添加量对复合微观结构及力学性能的影响。结果表明:制备的氧化石墨烯/铜基复合材料组织致密,氧化石墨烯以片状形态较均匀地分布在铜基体中,并与铜基体形成良好的结合界面。氧化石墨烯质量分数为0.5%时,复合材料的综合力学性能较好,显微硬度和室温压缩强度分别为63HV和276MPa,相对于纯铜基体分别提高了8.6%和28%。其强化机理为剪切应力转移强化、位错强化和细晶强化。     

氧化石墨烯复合材料的研究进展

氧化石墨烯是一种性能优异的新型碳材料,具有较高的比表面积和表面丰富的官能团.简单介绍了氧化石墨烯的制备方法,重点阐述了氧化石墨烯复合材料的研究进展,包括聚合物类复合材料以及无机物类复合材料的合成方法、性能以及应用领域,展望了氧化石墨烯的制备及其复合材料今后的研究方向,提出少引入或者不引入杂离子的新型绿色环保的制备方法是氧化石墨烯制备的发展方向,氧化石墨烯的表面改性成为另一个研究重点.     

丁基橡胶/还原氧化石墨烯复合材料的制备及性能

采用水合肼(HH)为还原剂制备还原氧化石墨烯(rGO),以rGO作为增强填料,丁基胶乳为基体,通过改进的超声胶乳混合和原位还原工艺,制备了力学性能优异的丁基橡胶(IIR)/rGO复合材料。结果表明,在IIR基体中添加较低含量rGO时,rGO显示完全剥离和均匀分散的状态;rGO由于具有较高的比表面积,可以提高其与IIR基体之间的界面相互作用,使得IIR/rGO复合材料的拉伸强度和断裂伸长率共同增大;对比纯IIR,IIR/rGO复合材料的储能模量增加、损耗因子减小,具有更好的阻尼性能和热稳定性。     

纳米氧化锌负载氧化石墨烯/环氧树脂复合材料性能研究

氧化石墨烯(GO)和纳米氧化锌(ZnO)具有优异的性能,但在环氧树脂中容易出现团聚现象,为解决这一问题,必须对其进行表面改性。以七水合硫酸锌为原料,将ZnO负载到GO表面,通过FT-IR,XRD,SEM,EDS,TG和接触角测试,纳米ZnO均匀分散在GO基体上,并可以在不改变GO片层结构的条件下,改善GO的团聚问题的同时降低GO的亲水性。然后将ZnO负载GO与环氧树脂制备纳米ZnO负载GO/环氧复合材料。结果表明:纳米ZnO负载GO/环氧复合材料力学性能和热稳定性明显提高,当ZnO/GO加入量为0.250%(质量分数)时复合材料综合性能最佳,拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率和冲击强度分别比纯环氧树脂提高了99.87%,12.09%,98.35%和151.48%,吸水率比纯环氧树脂降低了81.48%。     

生物炭及其复合材料吸附重金属离子的研究进展

生物炭作为废弃生物质在缺氧条件下热解得到的固态产物,由于其表面具有丰富的官能团及较强的吸附性能等优点而被广泛应用到重金属废水处理。近年来,众多学者将生物炭与其他材料通过物理、化学方法结合,制备出对重金属离子具有优良吸附性能的生物炭复合材料。首先介绍了生物炭及其复合材料的制备方法和基本特性,其次考察了生物炭及其复合材料对重金属离子的吸附效果及影响因素,最后阐述了生物炭及其复合材料吸附重金属离子的机制,并对生物炭及其复合材料处理重金属离子的发展方向进行了展望。     

石墨烯负载纳米镍磁性材料的制备及性能测试

用Hummers法制备了氧化石墨烯,将其在氯化镍溶液中分散均匀,采用水合肼还原氧化石墨烯和镍离子,制备出石墨烯负载纳米镍磁性复合材料。采用FTIR、XRD、SEM、Raman和VSM观察分析了氧化、还原过程中样品的结构演变及静态磁性能,结果表明,氧化石墨烯表面含有大量氧化基团,其晶间距较鳞片石墨大,并呈现出非晶特征。还原后纳米镍颗粒分布在石墨烯表面和层间,当镍添加量从10%(w)增加至50%时,复合材料的饱和磁化强度从0升高至50 emu/g,矫顽力从25 Oe升高至205 Oe。     

氧化石墨烯-酚醛树脂薄膜的制备及性能研究

采用化学分散法大量制备氧化石墨烯,并采用直接共混法制备氧化石墨烯/酚醛树脂纳米复合材料.通过AFM、SEM、FT-IR、TG等对其进行表征,结果表明,氧化石墨烯完全剥离,并在基体中分散均匀,而且两者界面相容性好,提高了复合材料的热稳定性.通过高温热处理使复合材料薄膜在兼顾形貌的同时实现导电,当氧化石墨烯含量为2%(质量分数)时,其导电率为96.23S/cm.     

氧化石墨烯增强水泥基复合材料的研究现状及展望

水泥水化进程复杂,所形成的水化产物缺陷较多,因而导致水泥基复合材料的力学性能及耐久性较差,如何对水泥水化行为进行调控成为了研究的热点。氧化石墨烯(GO)是由石墨氧化制备石墨烯的中间产物,因其存在大量的活性基团,在水泥基复合材料领域具有广阔的应用前景。概述了氧化石墨烯的选择及制备,论述了氧化石墨烯增强水泥基复合材料的流变性、微结构、物理力学性能及耐久性,重点阐述了氧化石墨烯对水泥基复合材料水化及性能调控的作用机理,针对当前研究中存在的问题进行了总结,并对未来的研究工作进行了展望。