本文關(guān)鍵詞：石墨烯水凝膠復(fù)合材料的制備及應(yīng)用研究

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【摘要】：應(yīng)用石墨烯復(fù)合材料的吸附及光催化效應(yīng)進(jìn)行水污染和電磁波污染治理的研究引起了大家廣泛的關(guān)注。為了豐富此領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容,本論文開(kāi)展了石墨烯水凝膠復(fù)合材料的制備及其吸附,光催化和吸波性能的研究。采用水熱法合成了三種質(zhì)量比的三維結(jié)構(gòu)石墨烯/Fe_3O_4(G/Fe_3O_4)水凝膠,探討了G/Fe_3O_4水凝膠中Fe_3O_4納米粒子負(fù)載量不同對(duì)羅丹明B吸附的影響和對(duì)電磁波吸收的影響;應(yīng)用直接冷凍干燥—熱處理的方法制備兩種質(zhì)量比的三維結(jié)構(gòu)石墨烯/C_3N_4(G/C_3N_4)水凝膠,討論了G/C_3N_4水凝膠中C_3N_4負(fù)載量不同對(duì)羅丹明B光催化性能的影響。使用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜分析(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)樣品進(jìn)行相組成、表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析表征,使用震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)復(fù)合材料的磁性能進(jìn)行了檢測(cè),使用紫外可見(jiàn)光吸收光譜對(duì)羅丹明B的吸附和光催化性能進(jìn)行檢測(cè),使用矢量網(wǎng)格測(cè)試儀對(duì)電磁波的吸收性能進(jìn)行檢測(cè)。結(jié)果表明,G/Fe_3O_4水凝膠是相互連接的三維多孔結(jié)構(gòu),其中Fe_3O_4納米顆粒大約13 nm,均勻分散在石墨烯納米片上,并且樣品具有很好的磁學(xué)性能,質(zhì)量比為1:1的G/Fe_3O_4水凝膠的磁化強(qiáng)度為46.61 emu/g,1:2.5的復(fù)合物為59.88 emu/g,1:4的復(fù)合物為65.39 emu/g。由于GO納米片和Fe_3O_4納米粒子的協(xié)同作用,G/Fe_3O_4復(fù)合物不僅對(duì)有機(jī)染料羅丹明B吸附效率高達(dá)99.6%,而且對(duì)電磁波也有很好的吸收性能(吸收90%以上的電磁波)。在對(duì)羅丹明B的吸附中,不同質(zhì)量比的復(fù)合物對(duì)羅丹明B的吸附效果都在99.6%左右,并且由于Fe_3O_4納米粒子的存在,使得吸附劑和溶液快速的分離開(kāi)來(lái),便于材料多次循環(huán)使用;在電磁波的吸收中,G/Fe_3O_4水凝膠在2-20 GHz頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出很寬且強(qiáng)大的波吸收性能,在研究Fe_3O_4納米粒子負(fù)載量對(duì)吸波性能的影響中發(fā)現(xiàn),吸波性能強(qiáng)度順序G/Fe_3O_4(1:4)G/Fe_3O_4(1:2.5)G/Fe_3O_4(1:1)。這些數(shù)據(jù)表明基于三維石墨烯和Fe_3O_4的納米材料制備出了既能吸收電磁波又能對(duì)污水處理的一種輕質(zhì)量、高性能的復(fù)合物,并且這種復(fù)合物在污水處理中有很好的重復(fù)利用性能,具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。G/C_3N_4水凝膠XRD、SEM、TEM表征結(jié)果表明:使用這種簡(jiǎn)單地方法得到了具有三維結(jié)構(gòu)的G/C_3N_4復(fù)合水凝膠,三維結(jié)構(gòu)的孔洞相對(duì)于G/Fe_3O_4水凝膠的更大并且整齊,C_3N_4納米片附著在了石墨烯納米片的兩側(cè)。樣品的性能測(cè)試結(jié)果表明G/C_3N_4復(fù)合物對(duì)羅丹明B的降解效果很好,效率高達(dá)98%,不同質(zhì)量比的G/C_3N_4水凝膠降解羅丹明B的強(qiáng)弱順序?yàn)橘|(zhì)量比1:10的樣品大于質(zhì)量比1:15的樣品。高降解效率因?yàn)樗粌H具有石墨烯的吸附性能,而且還兼具了C_3N_4的光催化性能,更為主要的是石墨烯的添加提高了參加光催化作用光生電子的數(shù)量,從而提高了催化作用。
【學(xué)位授予單位】：長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TB33

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