本文選題：氧化石墨烯海綿　切入點(diǎn)：改性氧化石墨烯海綿　出處：《南京信息工程大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：石墨烯是由碳原子組成的單層片狀結(jié)構(gòu)的一種新材料,嚴(yán)格來說是目前我們發(fā)現(xiàn)的最薄的二維材料。它的許多獨(dú)特和優(yōu)異的性質(zhì)已受到人們的特別關(guān)注,如它的導(dǎo)電性強(qiáng),機(jī)械強(qiáng)度高,靈敏度好和穩(wěn)定性高等,并且由于其高的比表面積,而被視為一種很有前途的吸附劑,已在重金屬離子,染料和油的去除有了高性能領(lǐng)域的研究。然而,由于石墨烯容易發(fā)生團(tuán)聚,會大大降低比表面積的接觸,且無法從水中很好的分離和收集。因此,一個有序的,多孔的石墨烯組裝材料將成為環(huán)境吸附材料的最佳選擇。由于它們較高的比表面積,化學(xué)穩(wěn)定性,低成本和發(fā)達(dá)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),在離子吸附和染料的去除等領(lǐng)域被作為最有前景的吸附劑。本文中,氧化石墨烯通過冷凍干燥法技術(shù)制備出三維結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯海綿材料(GOS)。將氧化石墨烯溶液與N-羥甲基丙烯酰胺(N-MAM)和六氟異丙醇(HFIP)做改性反應(yīng)實(shí)驗(yàn)制備改性氧化石墨烯海綿材料(MAHP-GO)。以水合肼為還原劑,用水熱法還原改性氧化石墨烯制備出功能化的改性石墨烯海綿材料(MAHP-GS)。將制備出的三種新型材料對亞甲基藍(lán)(MB)進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn),研究不同的吸附材料對亞甲基藍(lán)吸附行為的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)論如下:1、常溫下,利用改性hummers法及冷凍干燥技術(shù)制備出的三維氧化石墨烯海綿對亞甲基藍(lán)(MB)的吸附時(shí)間在200min左右達(dá)到吸附平衡,當(dāng)亞甲基藍(lán)的濃度為80mg/L時(shí),最大吸附量為361.28mg/g。氧化石墨烯海綿對亞甲基藍(lán)的吸附屬于準(zhǔn)二級動力學(xué)模型,吸附等溫線符合Langmuir模型。2、利用N-羥甲基丙烯酰胺和六氟異丙醇對氧化石墨烯進(jìn)行了功能化的改性實(shí)驗(yàn)制備出改性氧化石墨烯海綿,增強(qiáng)其在水中的穩(wěn)定性。改性氧化石墨烯海綿(MAHP-GO)對亞甲基藍(lán)的最大吸附濃度為80mg/L,最大吸附量347.16mg/g,330min左右達(dá)到吸附平衡。Langmuir等溫吸附模型適合描述其吸附過程,吸附過程為準(zhǔn)二級動力學(xué)模型。3、以水合肼為還原劑,采用水熱還原的方法和冷凍干燥技術(shù)將改性氧化石墨烯還原,制備改性石墨烯海綿(MAHP-GS)材料,并用來做對亞甲基藍(lán)染料的吸附實(shí)驗(yàn)。研究發(fā)現(xiàn)吸附達(dá)到平衡的時(shí)間大約在260min,MB的最大濃度為60mg/L時(shí)得到最大的吸附量131.195mg/g。吸附過程符合準(zhǔn)二級動力學(xué)和Langmuir等溫模型。4、分別對上述三種吸附材料進(jìn)行了 XRD、SEM、紅外和BET表征。結(jié)果表明不同孔結(jié)構(gòu)和不同含量的含氧官能團(tuán)對亞甲基藍(lán)的吸附行為有著重要影響,吸附材料吸附能力的大小主要靠大量含氧官能團(tuán)的協(xié)同作用和交聯(lián)的三維多孔網(wǎng)狀孔徑結(jié)構(gòu)。
[Abstract]:Graphene is a new material with monolayer flake structure composed of carbon atoms, which is strictly the thinnest two-dimensional material we have found at present. Many unique and excellent properties of graphene have been paid special attention to, such as its strong conductivity. Because of its high specific surface area, it is regarded as a promising adsorbent and has been studied in the field of heavy metal ion, dye and oil removal. Because graphene is easy to agglomerate, it greatly reduces the specific surface area of contact, and is not well separated and collected from water. Porous graphene assembly materials will be the best choice for environmental adsorption materials due to their high specific surface area, chemical stability, low cost and developed three-dimensional network structure. It is used as the most promising adsorbent in the fields of ion adsorption and dye removal. Graphene oxide sponges with three dimensional structure were prepared by freeze-drying technique. The modified oxidation of graphene oxide solution with N-MAM (N-MAM) and HFIP (hexafluoroisopropanol) was studied. Graphene sponge material MAHP-GO.Using hydrazine hydrate as reductant, The functional modified graphene sponge (MAHP-GSN) was prepared by hydrothermal reduction modification of graphene oxide. The adsorption of methylene blue (MBB) by three new materials was studied to study the effect of different adsorption materials on the adsorption behavior of methylene blue. The experimental results are as follows: at room temperature, the adsorption time of the three-dimensional graphene oxide sponge prepared by modified hummers method and freeze-drying technique for methylene blue is about 200 minutes. When the concentration of methylene blue is 80 mg / L, The maximum adsorption capacity is 361.28 mg / g. The adsorption of methylene blue by graphene oxide sponge belongs to the quasi-second-order kinetic model. The adsorption isotherm accords with the Langmuir model. The modified graphene oxide sponge was prepared by functionalization of graphene oxide with N-hydroxymethylacrylamide and hexafluoroisopropyl alcohol. The maximum concentration of methylene blue adsorbed by modified graphene oxide sponge MAHP-GO) is 80 mg / L, and the maximum adsorption capacity is 347.16 mg / g / g ~ 330min. The adsorption equilibrium. Langmuir isothermal adsorption model is suitable for describing the adsorption process of methylene blue. Using hydrazine hydrate as reducing agent, modified graphene oxide was reduced by hydrothermal reduction and freeze-drying technique to prepare modified graphene sponge MAHP-GSS material. It was found that the maximum adsorption capacity of methylene blue dye was 131.195 mg / g when the maximum concentration of 60mg / L was about 260 min ~ (MB). The adsorption process was in accordance with the quasi-second-order kinetics and Langmuir isothermal model .4. The three kinds of adsorption materials were characterized by XRD-SEM, IR and BET. The results showed that the adsorption behavior of methylene blue was significantly affected by different pore structure and different content of oxygen functional groups. The adsorption capacity of the adsorbents mainly depends on the synergistic action of a large number of oxygen functional groups and the cross-linked three-dimensional porous reticular pore structure.
【學(xué)位授予單位】：南京信息工程大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TQ127.11;O647.3;X703

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