本文關鍵詞：離子液體修飾磁性石墨烯基納米復合材料的制備與應用研究　出處：《西北師范大學》2015年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：磁性納米材料具有獨特的結構和優(yōu)異的磁學性能,在自動控制、信息存儲、生物醫(yī)藥、污水處理等領域得到廣泛的應用。磁性納米復合材料是將磁性納米顆粒通過物理或化學的方法與其它前驅體結合而形成,該磁性納米復合材料兼具各組分的優(yōu)勢,尤其在污水處理方面具有廣闊的應用前景。本論文圍繞Fe3O4納米顆粒和磁性石墨烯基復合材料的設計和制備以及其在污水處理等方面開展相關研究,主要內容和結果如下:首先,以磁性離子液體[BMIm]FeCl4為鐵源,采用簡單的化學共沉淀方法制備出Fe3O4磁性納米顆粒。該Fe3O4納米顆粒的粒徑較小,大多數(shù)粒徑分布在5-7nm范圍之間,而小粒徑Fe3O4會存在團聚現(xiàn)象。X射線衍射(XRD)譜圖分析表明,Fe3O4納米顆粒的特征衍射峰峰型較為尖銳,結晶性良好。采用該合成方法制備出的小粒徑Fe3O4納米顆粒具有良好的鐵磁性,可望在磁性復合材料應用領域有著巨大的潛能。其次,以石墨粉為原料,采用改進的Hummers法制備氧化石墨,氧化石墨經(jīng)超聲剝離得到單分散的氧化石墨烯。磁性離子液體[BMIm]Fe Cl4與氧化石墨烯在π-π作用下結合,經(jīng)共沉淀作用在氧化石墨烯的表面原位生長出Fe3O4磁性納米顆粒。通過控制反應物的添加量,制備出不同比例的氧化石墨烯@Fe3O4磁性納米復合材料。掃描電子顯微鏡(SEM)和透射電子顯微鏡(TEM)分析表明,在氧化石墨烯的存在下,小粒徑的Fe3O4納米顆粒均勻的沉積在氧化石墨烯的表面,說明氧化石墨烯對Fe3O4納米顆粒的團聚起到了一定的抑制作用。研究結果表明,氧化石墨烯含量為19.3 wt%的復合材料樣品最佳。對亞甲基藍的吸附性能顯示氧化石墨烯@Fe3O4磁性納米復合材料的吸附效果明顯增強,可快速的達到吸附平衡,且在外加磁場的作用下表現(xiàn)出良好的磁響應性。再次,對實驗進行設計與改進,在氧化石墨烯和二價鐵離子的存在下,通過逐滴加入氨水來控制反應的pH。經(jīng)簡單的一步法制備出石墨烯@Fe3O4納米復合材料。Fe3O4納米顆粒均勻的沉積在石墨烯的表面上,粒徑分布范圍在10-20 nm范圍之間。大比表面積的石墨烯對亞甲基藍有很好的吸附效果,吸附量為45.2mg/g,該復合材料同樣具有良好的磁響應性。最后,采用改進Hummers法制備的氧化石墨烯經(jīng)硼氫化鈉還原得到褶皺的石墨烯。將石墨烯溶解分散在中間體[BMIm]Cl中,同時加入一定量的磁性離子液體[BMIm]Fe Cl4經(jīng)簡單共沉淀法制備石墨烯@Fe3O4磁性納米復合材料。小粒徑的Fe3O4納米顆粒不僅均勻的沉積在石墨烯的表面,而且有效的打開了石墨烯的片層。小粒徑的Fe3O4納米顆粒和大比表面積的石墨烯使得該磁性復合材料對亞甲基藍表現(xiàn)出優(yōu)異的吸附性能。
[Abstract]:Magnetic nano materials with unique structure and excellent magnetic performance, automatic control, information storage, biological medicine, widely used in sewage treatment and other fields. The magnetic nano composite magnetic nanoparticles by physical or chemical methods and other precursor combination formed, the advantages of each component of the magnetic nano composite material both, especially has broad application prospect in wastewater treatment. This paper focuses on the design and preparation of Fe3O4 magnetic nanoparticles and graphene based composite materials and in the aspect of sewage treatment and other related research carried out, the main contents and results are as follows: firstly, the magnetic ionic liquid [BMIm]FeCl4 as iron source, using a simple chemical preparation Fe3O4 magnetic nanoparticles Co precipitation method. The Fe3O4 nano particle size is small, most of the particle size distribution in the range of 5-7nm, while the small size Fe3O4 Agglomeration of.X ray diffraction (XRD) spectra analysis showed that the characteristic diffraction peak of Fe3O4 nanoparticles is relatively sharp, good crystallinity. Using granule prepared the synthetic method for Fe3O4 nanoparticles with good ferromagnetism, is expected to have great potential applications in the field of magnetic composite materials. Secondly, with graphite powder as raw material, graphite oxide prepared by modified Hummers method, graphite oxide by ultrasonic stripping to obtain graphene oxide monodisperse. Magnetic ionic liquid [BMIm]Fe Cl4 and graphene oxide in interaction with Fe3O4, the growth of magnetic nanoparticles on the surface of graphene oxide in situ by coprecipitation. Controlling the amount of reactants, prepared graphene oxide @Fe3O4 magnetic nano composite material in different proportions. Scanning electron microscopy (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) analysis showed that the graphite oxide By the presence of Fe3O4 nanoparticles deposited on the surface of small size uniform in graphene oxide, indicating agglomeration of graphene oxide on Fe3O4 nanoparticles has played a certain effect. The results show that the graphene content of graphite oxide composite samples of 19.3 wt%. The best adsorption of methylene blue on display adsorption the effect of graphene oxide @Fe3O4 Nanocomposites were enhanced, can quickly reach the adsorption equilibrium, and in the presence of an external magnetic field showed good magnetic response. Again, for the design and improvement of experiment on graphene oxide and two valent iron ions in the presence of ammonia was added dropwise to the to control the reaction by pH. one step method is simple to produce particles of.Fe3O4 nano graphene @Fe3O4 nanocomposites uniformly deposited on the surface of graphene on the particle size distribution in the range between 10-20 nm. Good adsorption effect than the graphene surface area of methylene blue, the adsorption capacity was 45.2mg/g, the composites have good magnetic response. Finally, the improved graphene oxide Hummers was prepared by sodium borohydride to get graphene folds. The graphene solution dispersed in the intermediate [BMIm]Cl at the same time, adding a certain amount of magnetic ionic liquid [BMIm]Fe Cl4 by a simple coprecipitation method to prepare graphene @Fe3O4 nanocomposites. Fe3O4 nanoparticles with small particle size and uniform surface not only deposited on the graphene, but also effectively opened the layers of graphene. The graphene nano particles with small particle size and large surface area Fe3O4 the methylene blue showed excellent adsorption properties of the magnetic composite materials.

【學位授予單位】：西北師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TB33

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