氧化石墨烯/聚乙烯醇复合水凝胶的制备及吸附性能研究

通过冷冻-解冻法制备氧化石墨烯(GO)/聚乙烯醇(PVA)(GO/PVA)复合水凝胶。采用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对复合水凝胶的结构进行了表征,并研究pH值、GO浓度对亚甲基蓝染料吸附性能的影响。结果表明:GO与聚合物网络间存在较强的氢键相互作用;复合水凝胶在中性条件中对亚甲基蓝的吸附效果最佳,且最快达到吸附平衡;增加水凝胶中GO浓度,可显著提高对染料的吸附能力,缩短达到吸附平衡的时间。     

聚天冬氨酸/木质纤维素水凝胶对Pb(Ⅱ)的吸附及脱附性能

以聚天冬氨酸(PASP)与木质纤维素(LNC)水溶液聚合法制备出的聚天冬氨酸/木质纤维素水凝胶(PASP/LNC)为吸附剂,对Pb(Ⅱ)进行吸附及脱附实验,研究溶液的初始离子浓度、pH值、吸附时间和吸附温度对溶液中Pb(Ⅱ)吸附量的影响。结果表明,溶液中Pb(Ⅱ)初始离子浓度为0.04 mol/L,溶液pH值为5.5,吸附时间为120 min,吸附温度为30℃时,PASP/LNC水凝胶对Pb(Ⅱ)的吸附量达到最大为972.35 mg/g。吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线符合Langmuir模型。采用X射线衍射分析、比表面积和平均孔径分析、扫描电镜、傅里叶变换红外光谱分析PASP/LNC水凝胶的结构和吸附机理。使用HNO_3对PASP/LNC进行脱附实验。结果表明,HNO_3浓度为0.04 mol/L,脱附温度为30℃,脱附时间达到60 min时,最大脱附量为928.36 mg/g。吸附/脱附循环实验表明,PASP/LNC水凝胶重复使用4次后吸附量仍较高,是一种可重复使用的高效吸附材料。     

前端聚合法制备聚丙烯酸/蒙脱土复合水凝胶及其性能测定

以丙三醇和水为混合溶剂,采用前端聚合法合成了聚丙烯酸(PAA)/蒙脱土(MMT)复合水凝胶,并对复合水凝胶的分子结构、微观形貌和热性能进行了表征;探究了MMT用量对聚合参数、复合水凝胶吸(盐)水及吸附碱性品红染料的影响。结果表明:丙三醇与水的质量比为3∶1时能有效抑制MMT聚沉;当MMT用量为3%时,复合水凝胶的吸水量达最大值632g/g;PAA/MMT复合水凝胶为pH敏感水凝胶;MMT的加入提高了水凝胶对碱性品红的吸附性能。     

PAM/AMPS/GO纳米复合水凝胶的制备及染料吸附性能研究

通过原位溶液聚合法制备聚丙烯酰胺/2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸/氧化石墨烯(PAM/AMPS/GO)纳米复合水凝胶。采用X射线衍射和红外谱图对复合水凝胶的结构进行了表征,并研究pH对水凝胶的染料吸附性能的影响。结果表明:GO与聚合物基体间存在较强的相互作用,能够均匀的分散在基体中。另外,复合水凝胶在中性溶液中对亚甲基蓝染料的吸附效果最佳,且最快达到吸附平衡。     

壳聚糖/聚乙烯醇/CMK-8复合水凝胶的制备及其对双酚A的吸附性能研究

通过一锅合成法制备了CMK-8粉末，将其与适量的壳聚糖和聚乙烯醇复合制备了壳聚糖/聚乙烯醇/CMK-8复合水凝胶。对其进行扫描电镜(SEM)表征并考察了温度、pH、水凝胶量等因素对该复合水凝胶对双酚A的吸附影响。结果表明：该复合水凝胶表面光滑，内部具有紧密的网络结构，对双酚A具有较大的吸附量。在35.0℃、pH为8.0、水凝胶量为1.0g/L时，该复合水凝胶对双酚A的吸附量达到最大，最大吸附量可以达到75.7mg/g。该复合水凝胶的制作工艺较简单且对双酚A吸附量也很可观，为复合水凝胶在污染物吸附的应用提供了重要的参考价值。     

高强度聚乙烯醇/氧化石墨烯复合水凝胶

采用冷冻-解冻方法制备了物理交联的聚乙烯醇/氧化石墨烯复合水凝胶。采用热失重、X射线衍射、差示扫描量热、扫描电镜、力学性能、溶胀性能及离子强度敏感性等分析对制备的复合水凝胶进行了表征,研究了氧化石墨烯(GO)含量、冷冻-解冻循环次数、聚乙烯醇(PVA)浓度对复合水凝胶性能的影响。研究结果表明,复合水凝胶呈现出三维多孔网络结构;随着GO含量的增加,水凝胶的热稳定性增强、熔融温度上升,拉伸强度和压缩强度也得到明显提高,说明GO在复合水凝胶中起到了物理交联剂的作用;复合水凝胶的平衡溶胀比随着GO含量的增加而增大,但当GO的质量分数超过0.4%时逐渐减小;增加冷冻-解冻循环次数或PVA浓度,水凝胶的拉伸强度和压缩强度增大,力学性能得到显著改善。     

医用聚乙烯醇/海藻酸钠/氧化石墨烯水凝胶的制备及性能

采用冷冻-解冻方法制备了物理交联的医用聚乙烯醇/海藻酸钠/氧化石墨烯复合水凝胶,并采用红外光谱、X射线衍射、扫描电镜、热失重等对复合水凝胶进行表征,研究了氧化石墨烯含量对复合水凝胶的结构及性能的影响。结果表明,复合水凝胶呈现三维多孔的网络结构;氧化石墨烯、海藻酸钠和聚乙烯醇之间存在强烈的氢键作用,随着氧化石墨烯含量的增加,复合水凝胶的力学性能增强,热稳定性和凝胶率也得到提高;氧化石墨烯与海藻酸钠具有协同作用促进细胞增殖,复合水凝胶具有优异的生物相容性。     

氧化石墨烯/海藻酸钠复合膜对Pb(Ⅱ)的吸附性能和机制

海藻酸钠（SA）基的过滤膜是处理含Pb（Ⅱ）废水的理想膜分离材料,将氧化石墨烯（GO）和尿素添加进SA中,以CaCl₂溶液交联,制备出GO/SA复合膜,并考察了其对水溶液中Pb（Ⅱ）的吸附性能。通过静态吸附实验,探讨了Pb（Ⅱ）初始浓度、GO质量分数、初始pH值和吸附时间、吸附-解吸次数等对GO/SA复合膜吸附Pb（Ⅱ）效果的影响;对吸附过程进行了吸附动力学和吸附热力学分析,利用FTIR-ATR、XPS等对GO/SA复合膜吸附Pb（Ⅱ）的机制进行了解析。结果表明,GO/SA复合膜对Pb（Ⅱ）的吸附量与Pb（Ⅱ）初始浓度正相关,在pH=5时吸附效果最优,GO质量分数为0.3wt%时为最优配比;吸附过程符合伪二级动力学模型;热力学等温吸附过程符合Langmuir等温吸附模型,温度为318 K时,Langmuir模型拟合得到的GO/SA复合膜吸附量达到320.51 mg·g-1。GO/SA复合膜对Pb（Ⅱ）的吸附机制主要为物理吸附。      

聚乙烯醇/乙二醇/氧化石墨烯/聚苯胺导电复合物水凝胶的制备及性能研究

通过共混和冻融循环法制备了聚乙烯醇(PVA)/乙二醇(EG)/氧化石墨烯(GO)/聚苯胺(PANl)复合水凝胶.并采用红外光谱(FTlR)、电子扫描显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、万能电子试验机和电化学工作站等手段对复合凝胶的微观结构、力学性能以及导电性能进行了研究.所获得的复合水凝胶的拉伸强度随着EG含量的增加而增强;复合水凝胶的电导率随着GO含量的增加呈先增大后减小的趋势.该复合凝胶在-20℃仍保持良好的柔韧性和电导率(5.93±0.55)S/m.同时,利用该水凝胶制作了一种简单的应变传感器,能够有效地检测人体的微小运动.     

壳聚糖交联腐殖酸凝胶球吸附渗滤液中重金属离子研究

以甲醛(CH₂O)为交联剂,聚乙二醇(PEG)为制孔剂,将腐殖酸(HA)交联到壳聚糖(CS)上成功制备了一种新型多孔吸附材料CS-HA凝胶球,研究其对Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的吸附行为,以及在渗滤液环境下这四种重金属离子的动态吸附效果。结果表明：CS-HA凝胶球对Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)的最佳吸附pH分别为3、8、6和6;吸附均为自发进行的;吸附过程更符合拟二级动力学过程和Langmuir等温模型,其单层饱和吸附量分别为108.84 mg/g、170.40 mg/g、104.95 mg/g和92.80 mg/g。在动态吸附实验中,CS-HA凝胶球能同时吸附渗滤液中的Cr(Ⅵ)、Ni(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ),四种重金属离子的动态总吸附量相近;Ni(Ⅱ)达到耗竭点的时间最长,对吸附剂的利用率相对最高。FTIR红外光谱结果表明CS-HA凝胶球中的氨基、羟基和羧基等官能团与重金属离子的络合作用是主要的吸附机制。     

石墨烯/氧化石墨烯基复合水凝胶的研究进展

纳米填料在改善传统聚合物水凝胶力学强度方面展现出显著的优点。石墨烯(GN)及其衍生物作为新型碳纳米材料,是目前制备纳米复合水凝胶的研究热点。重点介绍了GN及氧化石墨烯(GO)基复合水凝胶的制备方法,以及GN/GO对传统水凝胶力学性能、溶胀性能、导电性能及吸附性能改善方面的研究进展及应用,最后展望了其改性传统水凝胶的发展方向及潜在应用。     

海藻酸钠-g-聚丙烯酰胺/氧化石墨烯复合水凝胶的制备及控释行为

以海藻酸、丙烯酰胺为单体,氧化石墨烯为原料制备了海藻酸钠-g-聚丙烯酰胺/氧化石墨烯(NaAlg-g-PAAm/GO)复合水凝胶,采用傅里叶变换红外光谱和扫描电镜对其结构和形貌进行了表征;当GO的质量分数从0.6%增至3.2%时,溶胀率从37%减至21%;阳离子对水凝胶的溶胀性的影响能力是Fe3+Ca2+K+;以5-氟尿嘧啶(5-FU)为抗癌药物模型,模拟胃腔和小肠的环境,研究了在pH=1.2和pH=7.4的缓冲溶液中复合水凝胶的控制释放行为,实验结果表明水凝胶在pH=7.4的缓冲溶液中的累积释放率明显高于在pH=1.2的溶液中的累积释放率,所以该类水凝胶有望成为靶向药物释放的载体。     

不同氧化程度氧化石墨烯/聚乙烯醇气凝胶对亚甲基蓝的吸附

氧化石墨烯(GO)对水中染料有着优异的吸附性能,但其氧化程度对复合材料吸附性能和机制的影响还未被充分研究。采用Hummer法,制备3种不同氧化程度的氧化石墨烯,与聚乙烯醇(PVA)复合得到三种GO/PVA气凝胶。利用红外光谱(FTIR)、元素分析(EA)和热重分析(TG)分析了3种GO的氧化程度;以亚甲基蓝(MB)为模拟污染物,通过静态吸附实验考察了GO氧化程度对GO/PVA气凝胶在不同溶液pH、吸附时间、初始浓度下对MB吸附性能的影响。通过吸附动力学模型、吸附等温线模型和吸附热力学模型探究了GO氧化程度对GO/PVA气凝胶吸附机制的影响。研究结果表明:GO/PVA气凝胶对MB的吸附行为受pH影响较小;提高GO的氧化程度可以明显提升GO/PVA气凝胶的吸附容量和吸附速度,GO氧化程度的提高增加了气凝胶上的吸附位点,有利于吸附。此外,GO氧化程度对GO/PVA气凝胶的吸附机制无明显影响。      

POSS杂化聚丙烯酰胺/PU复合水凝胶的制备及其对Pb~(2+)吸附性能研究

采用POSS杂化聚丙烯酰胺(PAM-co-OVPOSS)和聚丙烯酰胺(PAM)为交联剂,分别与PU作用形成交联网络结构,制备PAM/PU和PAM-co-OVPOSS/PU复合水凝胶。通过对比分析,详细探讨分子结构、溶液浓度等对凝胶性能的影响,使用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FT-IR)、万能试验机对水凝胶的结构以及力学性能进行详细表征研究发现PAM/PU,PAM-co-OVPOSS/PU复合水凝胶对Pb2+的吸附主要是化学吸附为主结果表明两种凝胶均具有很好的吸附性能,PAM/PU [15%%(质量分数)PAM,40g/L PU]复合水凝胶最大吸附量为228mg/L,PAM-co-OVPOSS/PU [20%(质量分数)PAM-co-OVPOSS,60g/L PU]复合水凝胶最大吸附量为195mg/L。PAM-co-OVPOSS/PU比PAM/PU凝胶呈现更好的力学强度,通过实验研究、吸附动力学和吸附热力学理论模拟分析,详细讨论了凝胶对Pb2+的吸附机理和PAM-co-OVPOSS/PU凝胶力学性能的增强机理。     

海藻酸钠-g-聚丙烯酰胺/氧化石墨烯复合水凝胶的制备及控释行为EI北大核心CSCD

以海藻酸、丙烯酰胺为单体,氧化石墨烯为原料制备了海藻酸钠-g-聚丙烯酰胺/氧化石墨烯(NaAlg-g-PAAm/GO)复合水凝胶,采用傅里叶变换红外光谱和扫描电镜对其结构和形貌进行了表征;当GO的质量分数从0.6%增至3.2%时,溶胀率从37%减至21%;阳离子对水凝胶的溶胀性的影响能力是Fe3+>Ca2+>K+;以5-氟尿嘧啶(5-FU)为抗癌药物模型,模拟胃腔和小肠的环境,研究了在pH=1.2和pH=7.4的缓冲溶液中复合水凝胶的控制释放行为,实验结果表明水凝胶在pH=7.4的缓冲溶液中的累积释放率明显高于在pH=1.2的溶液中的累积释放率,所以该类水凝胶有望成为靶向药物释放的载体。     

SA/PAM/GO纳米复合水凝胶的制备和性能

用原位聚合法制备海藻酸钠(SA)/聚丙烯酰胺(PAM)/氧化石墨烯(GO)纳米复合水凝胶,用X射线衍射、原子力显微镜、红外光谱、热失重、扫描电镜等手段对GO及复合水凝胶的结构与性能进行表征,研究了GO含量对材料的结构、机械性能及溶胀性能的影响。结果表明:在聚合物体系中均匀分散的GO片层提高了分子之间的相互作用,并参与形成凝胶网络,显著提高了材料的强度与韧性。与纯SA/PAM凝胶相比,拉伸强度和断裂伸长率提高了近200%,压缩强度从2.95 MPa提高到4.3 MPa,而溶胀率随着GO量的增加呈先上升后下降的趋势,随着SA含量的增加呈上升趋势。     

氧化石墨烯/改性磁性壳聚糖复合材料对Cu2+的吸附研究

以石墨粉和壳聚糖为原料,采用Hummers法制备氧化石墨烯,再用四氧化三铁、二乙烯三胺和柠檬酸改性壳聚糖,合成了羧甲基氨基化改性磁性壳聚糖;通过超声分散制备氧化石墨烯水溶胶,再与改性磁性壳聚糖进行复合,成功制得氧化石墨烯/改性磁性壳聚糖复合吸附材料。研究结果表明,在pH=6,吸附剂用量为50mg,吸附时间为90min条件下,氧化石墨烯/改性磁性壳聚糖复合吸附材料对100mL、50mg/L铜离子(Cu~(2+))的吸附容量达到70.3mg/g,且吸附行为符合Freundlich等温吸附模型。     

钴离子表面印迹聚合物的制备及其吸附性能研究

以钴离子为模板离子,硅胶为基底,(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷为功能单体,环氧氯丙烷为交联剂,采用表面印迹技术制备并表征了钴离子印迹聚合物[Co(Ⅱ)-IIP],研究了其对钴离子的吸附性能。结果表明,在25℃、pH=5~6时平衡吸附时间为1h,最大吸附量为20.05mg/g。Co(Ⅱ)-IIP对Co(Ⅱ)/Cd(Ⅱ)、Co(Ⅱ)/Pb(Ⅱ)、Co(Ⅱ)/Cu(Ⅱ)、Co(Ⅱ)/Ni(Ⅱ)吸附选择性系数分别为2.52、1.34、3.61、4.39。经5次吸附-解吸循环后,Co(Ⅱ)-IIP对钴离子的吸附效果并没有明显下降,表明该材料具有一定的循环利用性能。     

氧化石墨烯/ZnO的制备及其对亚甲基蓝的吸附性能

采用化学沉淀法合成氧化石墨烯(GO)/ZnO复合材料,并通过多种测试技术对其结构和形貌进行表征。研究反应温度、吸附剂加入量、初始溶液浓度和pH值对亚甲基蓝吸附量的影响。采用准一级动力学、准二级动力学、Elovich和颗粒内扩散四种动力学模型对吸附过程进行描述。结果表明,GO/ZnO吸附亚甲基蓝的速度较快,其吸附过程为吸热反应,较好地符合准二级动力学方程。     

氧化石墨烯含量对复合水凝胶性能的影响

目的研究氧化石墨烯含量对氧化石墨烯/聚乙烯醇/聚丙烯酸复合水凝胶性能的影响。方法将氧化石墨烯作为物理交联剂,改变氧化石墨烯的相对含量,制备氧化石墨烯/聚乙烯醇/聚丙烯酸复合水凝胶,并分析其结构、热稳定性、力学、平衡溶胀比和弹性恢复能力。结果氧化石墨烯的含氧官能团与聚乙烯醇的-OH、聚丙烯酸的-COOH以氢键结合,增加氧化石墨烯相对含量可使复合水凝胶的热稳定性和力学性能得到増强,平衡溶胀比减小。结论在试验参数范围内,制得的氧化石墨烯/聚乙烯醇/聚丙烯酸复合水凝胶具有优异的热稳定性、力学性能和弹性恢复能力。