【摘要】：氧化石墨烯(GO)是石墨烯的一種重要衍生物,它是一種性能優(yōu)異的新型碳材料,具有較高的比表面積和表面豐富的官能團,由于其表面存在著大量的羥基、羧基和環(huán)氧基等含氧官能團,這為氧化石墨烯的表面功能化修飾提供了反應點。同時這些含氧官能團的親水性使其能在水中形成穩(wěn)定的膠狀分散體系,對于提高氧化石墨烯復合材料在水中的分散性極其有利。自組裝過程是一項將各種納米級構(gòu)建模塊整合成具有優(yōu)異性能的宏觀材料的實用技術(shù),這些自組裝的超分子結(jié)構(gòu)材料具有非常好的物理化學性質(zhì)并且實際應用價值非常廣泛。作為一種新型的自組裝納米功能材料,凝膠是用適當?shù)挠袡C溶劑或水溶劑凝膠化得到的產(chǎn)物,呈有序組裝的三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)。本論文采用改進的Hummers法制備了氧化石墨烯,然后經(jīng)由超聲剝離制得了片層結(jié)構(gòu)的氧化石墨烯,最后通過自組裝過程設(shè)計合成GO-DETA水凝膠以及GO-TETA水凝膠,通過TEM、SEM、TGA、AFM、XRD、FTIR、Raman等對制備出的氧化石墨烯水凝膠的顯微結(jié)構(gòu)以及性能進行了研究。通過氧化石墨烯(GO)分別與二乙烯三胺(DETA)和三乙烯四胺(TETA)自組裝制得GO-DETA水凝膠和GO-TETA水凝膠對其吸附性能進行研究,本文使用基于氧化石墨烯制備出的水凝膠作為吸附劑對羅丹明B(RhB)、亞甲基藍(MB)、剛果紅(CR)這三種染料和對Cu2+、Pb2+這兩種重金屬離子分別進行了吸附實驗。詳細研究了溶液的初始pH和不同質(zhì)量濃度的水凝膠對吸附性能的影響;此外還對其進行了吸附動力學、吸附熱力學實驗,以便對其吸附機理進行探討。結(jié)果表明:通過Hummers法制備出的氧化石墨烯具有片狀的二維結(jié)構(gòu),表面有許多的褶皺;通過氧化石墨烯分別與二乙烯三胺和三乙烯四胺自組裝制得GO-DETA水凝膠和GO-TETA水凝膠具備褶皺、多孔的三維網(wǎng)絡納米結(jié)構(gòu);通過對其吸附動力學及吸附熱力學分析,可以得知基于氧化石墨烯制備得到的水凝膠對工業(yè)廢水中染料分子的吸附更符合準二級動力學模型以及Freundlich等溫吸附模型。
[Abstract]:Graphene oxide (GO) is an important derivative of graphene. It is a new type of carbon material with excellent properties. It has high specific surface area and rich functional groups on the surface, due to the existence of a large number of hydroxyl groups on its surface. Oxygen-containing functional groups, such as carboxyl and epoxy groups, provide a reaction point for surface functional modification of graphene oxide. At the same time, the hydrophilicity of these oxygen-containing functional groups enables them to form a stable colloidal dispersion system in water, which is very beneficial to improve the dispersion of graphene oxide composites in water. Self-assembly process is a practical technology to integrate various nano-building modules into macromaterials with excellent properties. These self-assembled supramolecular materials have very good physical and chemical properties and are of great practical application value. As a new self-assembled nano-functional material, gel is a product obtained by gelation with appropriate organic solvent or water solvent, which has an ordered three-dimensional network structure. In this paper, graphene oxide was prepared by improved Hummers method, and then graphene oxide was prepared by ultrasonic peeling. Finally, GO-DETA hydrogel and GO-TETA hydrogel were designed and synthesized by self-assembly process. TEM,SEM,TGA, was used to prepare graphene oxide. The microstructure and properties of graphene oxide hydrogel were studied by AFM,XRD,FTIR,Raman et al. GO-DETA hydrogels and GO-TETA hydrogels were prepared by self-assembly of graphene oxide (GO) with diethylenetriamine (DETA) and triethylenetetramine (TETA) respectively. In this paper, three dyes, Rhodamine B (RhB), methylene blue (MB), Congo red (CR), and two heavy metal ions, Cu2 and Pb2, were adsorbed by hydrogel based on graphene oxide as adsorbents. The effects of the initial pH of the solution and the hydrogels of different mass concentrations on the adsorption performance were studied in detail, and the adsorption kinetics and thermodynamic experiments were also carried out in order to discuss the adsorption mechanism. The results show that the graphene oxide prepared by Hummers method has a two-dimensional lamellar structure and many folds on the surface. GO-DETA hydrogels and GO-TETA hydrogels were prepared by self-assembly of graphene oxide with diethylenetriamine and triethylenetetramine respectively. Through the analysis of adsorption kinetics and adsorption thermodynamics, it can be concluded that the adsorption of dye molecules in industrial wastewater by hydrogels based on graphene oxide is more consistent with the quasi-second-order kinetic model and the Freundlich isothermal adsorption model.
【學位授予單位】：燕山大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O648.17

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本文編號：2463727