氧化石墨烯/二氧化硅纳米材料吸附铬离子的性能研究

采用一种简便新方法制备了氧化石墨烯/二氧化硅(GO/SiO₂)复合纳米吸附剂，用傅里叶红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)进行了表征。研究了GO/SiO₂复合纳米材料对铬离子(VI)吸附性能，采用动力学分析，等温线模型评价了其吸附过程。结果表明：在pH值=4时，GO/SiO₂复合纳米材料对Cr(VI)最大吸附量为181.81 mg/g,其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温模型。     

功能化氧化石墨烯/纤维素共混复合材料对Pb~(2+)吸附性能的研究

采用改进的Hummers制备氧化石墨烯,对其进行功能化改性,制得功能化氧化石墨烯f-GO,再将功能化氧化石墨烯和纤维素共混,制备了具有较强吸附性能的功能化氧化石墨烯/纤维素复合材料(f-GO/CE)。以复合材料为载体,用静态法考察了pH值、吸附时间、初始浓度等因素对f-GO/CE吸附Pb~(2+)效果的影响。结果表明,吸附最适pH为6,吸附时间是150 min,最佳初始浓度为240 mg/L;同时f-GO/CE对Pb~(2+)的吸附行为符合Langmiur方程,吸附最大量可达到105mg/g,其对铅离子具有优异的吸附性能。     

聚酰胺-胺/氧化石墨烯复合材料的制备及其性能表征

改性石墨通过接枝,合成了聚酰胺-胺(PAMAM)修饰的氧化石墨烯复合吸附材料(GO/PAMAMs)。考察了温度、pH、Pb⁽²⁺⁾浓度和吸附时间对GO/PAMAMs吸附Pb(2+)浓度和吸附时间对GO/PAMAMs吸附Pb⁽²⁺⁾效果的影响。结果表明,GO经PAMAMs修饰后,彼此间形成共价键连接;在25℃、pH为6,Pb(2+)效果的影响。结果表明,GO经PAMAMs修饰后,彼此间形成共价键连接;在25℃、pH为6,Pb⁽²⁺⁾浓度为500 mg/L,吸附时间为4 h时,GO/PAMAMs对Pb(2+)浓度为500 mg/L,吸附时间为4 h时,GO/PAMAMs对Pb⁽²⁺⁾的平衡吸附量达到337 mg/g。该吸附过程可以用Lagergren方程和Langmuir模型来描述,由化学反应控制,升温有利于吸附。     

石墨烯改性TiO2催化臭氧氧化降解p-CBA的研究

采用碳化热解法在TiO₂催化剂表面制备石墨烯层，并对其进行XRD、Raman、NH₃-TPD、BET、pH_zpc等表征。以对氯苯甲酸(p-CBA)为目标物，考察石墨烯改性TiO₂在催化臭氧氧化过程中的效能。结果表明，热解温度、碳源投量、固化剂投量等因素对催化剂的活性有较大影响。负载石墨烯层可显著增加TiO₂催化剂的比表面积，并使其表面酸性增强，因而提高其催化臭氧氧化活性。另外，考察了溶液pH、叔丁醇对改性TiO₂催化臭氧氧化过程的影响。溶液pH为6时，对氯苯甲酸的去除率最低。叔丁醇严重抑制了对氯苯甲酸的降解反应，间接证明了羟基自由基是催化臭氧氧化过程中的主要活性氧化物种。重复使用实验结果表明，改性后的催化剂具有良好的稳定性。     

Fe2O3/改性沸石催化剂的制备及其催化臭氧氧化对氯苯酚

为了提高非均相催化臭氧氧化体系处理难降解有机废水的效率,分别以十六烷基三甲基溴化铵（CTMAB）改性的天然沸石和Fe(NO₃)₃·9H₂O溶液作为载体和活性组分前体,采用浸渍法制备Fe₂O₃/改性天然沸石催化剂（MNZ）,利用能谱仪（EDS）、扫描电镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、X射线衍射仪（XRD）、X射线光电子能谱仪（XPS）、N₂-吸附/脱附等方法分析催化剂的结构和组成,研究其催化臭氧氧化对氯苯酚的效果和催化机制。结果表明：Fe₂O₃/MNZ催化剂保持了天然沸石的表面结构。Fe₂O₃均匀负载在沸石表面,属于典型的分子筛结构,比表面积、孔容和孔径分别为12.776m²/g、0.042cm³/g和3.932nm。在对氯苯酚初始浓度为100mg/L、臭氧浓度为2.6mg/L、温度为25℃、pH为7.0±0.2的条件下,对氯苯酚和化学需氧量（COD）去除率分别为87.26%和48.83%。天然沸石与Fe₂O₃共同促进臭氧分解生成强氧化能力的羟基自由基（·OH）,提高了对氯苯酚的去除率,反应体系遵循羟基自由基作用机理。     

硫掺杂ZnFe2O4/蒙脱石复合材料的铀酰吸附研究

为获得铀酰(UO2²⁺)吸附性能高的吸附剂,以蒙脱石(Montmorillonite,MMT)和铁酸盐(ZnFe₂O₄)为原材料与L-半胱氨酸通过水热反应制备了硫掺杂ZnFe₂O₄(S-ZnFe₂O₄)和ZnFe₂O₄/MMT(S-ZnFe₂O₄/MMT),采用XRD、FTIR和SEM对S-ZnFe₂O₄和S-ZnFe₂O₄/MMT进行了结构表征,研究了pH、接触时间和UO2²⁺初始质量浓度对UO2²⁺吸附效果的影响,结果表明:S-ZnFe₂O₄呈高分散的纳米颗粒状,并且均匀分布于蒙脱石片层结构表面;S-ZnFe₂O₄与蒙脱石复合后能明显提高其UO2²⁺吸附性能,最佳吸附pH为6.0;S-ZnFe₂O₄和S-ZnFe₂O₄/MMT复合材料对UO2²⁺的最大吸附量分别为51.44 mg/g和68.45 mg/g;吸附符合Langmuir等温吸附模型和伪二阶动力学模型,说明吸附过程属于表面单分子层化学吸附。     

锰氧化膜包覆沸石的制备及其处理含锰水特性研究

净水厂广泛采用石英砂或锰砂滤池，但在接触氧化法除锰过程中存在滤料吸附性能差、“锰质活性滤膜”成熟期长等问题。针对这一现象，以沸石为基质材料，高锰酸钾和硫酸锰生成锰氧化物沉积在沸石表面，制备锰氧化膜包覆沸石(MOMCZ),MOMCZ结合了沸石的吸附性能和锰氧化物的催化氧化特性。采用SEM、EDS、XPS、XRD、BET、Zeta电位等分析表征方法研究MOMCZ的表面形态、化学组成等特性，通过响应曲面模型分析MOMCZ对锰离子的吸附性能。结果表明：MOMCZ表面的锰氧化膜呈现立体复杂的网状结构，Mn元素存在形式及摩尔分数分别为Mn(Ⅲ)51.28%,Mn(Ⅳ)48.72%,锰氧化膜主要成分为Na_0.55Mn₂O₄(H₂O)_1.5;MOMCZ比表面积为38.76 m²/g,孔径分布集中在3～40 nm,等电点pH=2.36;MOMCZ吸附锰离子的四项影响因素关系顺序为：pH值>负荷>吸附时间>吸附温度；通过模型优化发现当负荷为0.8 mg/g、...     

SnS2/RGO/WS2复合材料的制备及其催化性能的研究

为提高锂离子电池负极材料的电催化析氢性能,以石墨烯为载体,采用水热法制备了还原氧化石墨烯(RGO)纳米片负载WS₂、Sn S₂复合纳米材料。电化学性能测试结果表明,当Sn S₂与WS₂的物质的量的比为1∶2、电流密度为10 m A/cm²时,其在0.5 mol/L的H₂SO₄电解质溶液中的过电位为180 m V,Tafel斜率为129 m V/dec。SnS₂/RGO/WS₂复合纳米材料作为无贵金属的电催化剂具有巨大的潜力。     

ZnFe2O4/NiAl/RGO复合材料的制备及其光催化降解抗生素性能

通过简单的溶剂热法制备了可磁分离的石墨烯基铁酸锌/镍铝层状双氢氧化物(ZnFe₂O₄/NiAl/RGO)光催化剂,实现了ZnFe₂O₄/NiAl/RGO纳米复合物的可控生长与氧化石墨烯(GO)的还原同步进行,并将所制备的催化剂用于环丙沙星(CIP)的催化降解。采用X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见漫反射光谱(UV-Vis)、拉曼光谱(Raman)和透射电子显微镜(TEM)对光催化剂复合物的组成与形貌进行了分析。结果表明：ZnFe₂O₄/NiAl颗粒成功负载在石墨烯表面,NiAl层状双金属氢氧化物的复合可有效增强ZnFe₂O₄在可见光范围的响应,还原氧化石墨烯(RGO)可抑制ZnFe₂O₄/NiAl异质结的团聚,提高光催化性能。在模拟可见光照射下CIP的光降解效率约为96.2%,准一级动力学常数分别是ZnFe₂O_...     

聚酰胺-胺/氧化石墨烯复合材料的制备及其性能表征

改性石墨通过接枝,合成了聚酰胺-胺(PAMAM)修饰的氧化石墨烯复合吸附材料(GO/PAMAMs)。考察了温度、pH、Pb~(2+)浓度和吸附时间对GO/PAMAMs吸附Pb~(2+)效果的影响。结果表明,GO经PAMAMs修饰后,彼此间形成共价键连接;在25℃、pH为6,Pb~(2+)浓度为500 mg/L,吸附时间为4 h时,GO/PAMAMs对Pb~(2+)的平衡吸附量达到337 mg/g。该吸附过程可以用Lagergren方程和Langmuir模型来描述,由化学反应控制,升温有利于吸附。     

改性氧化铝对饮用水中氟离子的吸附性能研究

采用浸渍法制备ZrCl₄改性γ-Al₂O₃吸附剂,探究了吸附剂用量、初始F-浓度、吸附时间以及溶液pH值对吸附量的影响。结果表明,ZrCl₄改性浓度为2(wt)%,吸附剂ZrCl₄-Al₂O₃投加量为4g·L^-1,溶液初始pH值为4,吸附温度为25℃,吸附时间为24h时,吸附效果最好,吸附量为17.08mg·g^-1,相较于未改性γ-Al₂O₃提高了149.4%。吸附过程符合Freundlich吸附等温方程和准二级动力学模型,是一种优势放热吸附过程。     

SiO2/还原氧化石墨烯复合材料的简易制备及对罗丹明B的吸附

以正硅酸乙酯（TEOS）为硅源,氧化石墨烯（GO）为载体,在不添加任何还原剂的情况下,通过水热法简易制备SiO₂/还原氧化石墨烯（SiO₂/RGO）复合材料。采用TEM、FTIR、XRD、TG-DSC、N₂-吸附对复合材料的微观结构进行表征,分析表明：负载量为76.60%（质量分数）的SiO₂纳米颗粒均匀分散在RGO表面上,且部分以Si-O-C键进行配位;具有多级孔结构的SiO₂/RGO复合材料孔径主要分布在1~7nm,比表面积高达676m²/g。以罗丹明B为目标污染物,考察了pH、投入量、温度和接触时间等因素对复合材料吸附性能的影响,结果表明：在pH为2、35℃时,复合材料具有最佳的吸附效果,吸附量为127.8mg/g。动力学分析表明吸附过程符合准二级动力学模型,热力学参数揭示吸附过程为自发吸热过程。     

(NH4)2S2O8/AC氧化改性电极材料的制备及性能表征

以煤质活性炭(AC)为研究对象,通过(NH₄)₂S₂O₈氧化改性提高其电吸附性能。将活性炭材料制备成电极并在电容去离子技术(EST)下进行实验,对改性前后活性炭的表面形貌、表面官能团、孔结构变化进行对比分析。结果表明,活性炭经过1.5 mol/L的(NH₄)₂S₂O₈改性后比电容最大;改性后的活性炭电极比电容增大,改性后相比改性前孔容、平均孔径均下降;改性后的材料表面光滑、杂质较少、孔隙结构发达、含氧官能团增多;利用单因素和Box-Behnken响应面法得到改性后材料制备的最佳工艺为：1.59 g的AC在54.22℃下氧化改性4.93 h,电极比电容为259.850 F/g,改性后电极的CV曲线证明由于其含有赝电容从而使电化学性能得到提高。     

壳聚糖/胺基化氧化石墨烯复合膜对Cu~(2+)吸附行为的研究

为增强壳聚糖(CS)膜吸附重金属离子的能力,以CS为基体,利用乙二胺(EDA)对氧化石墨烯(GO)进行胺基化改性,将改性后的GO(n-GO)引入CS制备得到壳聚糖/胺基化氧化石墨烯(CS/n-GO)复合膜。探究吸附时间、吸附剂质量、溶液p H、初始质量浓度等条件下复合膜对铜离子(Cu~(2+))吸附性能的影响。结果表明,GO表面成功接枝上了氨基,最佳的胺基化摩尔比为n(GO)∶n(EDA)=1∶8。在吸附时间为12 h、溶液p H=4、吸附剂质量为70 mg、初始质量浓度为50 mg/L时,CS/nGO复合膜对Cu~(2+)吸附效果最好,吸附率最高可达92. 8%。CS/n-GO复合膜对Cu~(2+)的吸附动力学符合准二级动力学方程,吸附模型符合Langmuir等温吸附模型。经过5次吸-脱附实验后,复合膜仍可重复使用。     

新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜制备及其性能

高性能石墨烯基复合膜的制备是目前国际研究热点,但是石墨烯基纳滤膜在脱盐中水通量较低,限制其在脱盐中的应用。采用聚多巴胺(PDA)改性聚砜(PSF)膜为基膜,将还原氧化石墨烯(rGO)和超薄氮化碳(uCN)纳米片通过真空抽滤法在基膜表面自组装制备新型还原氧化石墨烯/氮化碳复合纳滤膜。通过场发射扫描电子显微镜、透射电子显微镜、X 射线衍射仪、傅里叶变换红外光谱仪和X射线光电子能谱仪等研究uCN添加对膜结构和形貌的影响,并考察不同uCN添加比例、rGO用量及压力复合纳滤膜性能变化规律。结果显示当在100 mg·L^-1的rGO中添加uCN为20 mg·L^-1时所制备的rGO/uCN复合纳滤膜不仅保持良好盐离子截留率(对Na₂SO₄截留率85.86%,对NaCl截留率30.17%),且水渗透系数是rGO膜的2.15倍(88.50 L·m^-2·h^-1·MPa^-1)。     

DTPA/Sn4+阳离子复合淀粉微球的制备及工艺优化

为探索新的制革废水处理方法，选择可溶性淀粉为原料，采用乳液聚合法制备表面和内部聚集大量活性基团的DTPA/Sn⁴⁺阳离子复合淀粉微球(CSM)。利用单因素优化出CSM的最佳合成条件，对其进行SEM、FT-IR和TGA表征，并利用模拟含Cr(Ⅵ)废水进行静态吸附实验。结果表明，最佳工艺合成条件为：n(DTPA)∶n(SnCl₄)=1.1∶1.0、K₂S₂O₈/NaHSO₃质量为0.6 g、N,N′-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)质量为0.6 g、复合乳化剂质量分数为51%、反应温度为60℃;常温条件下，pH为3、吸附时间为120 min、Cr(Ⅵ)初始质量浓度为200 mg/L时达到最佳饱和吸附，此时Cr(Ⅵ)吸附量为39.58 mg/g;模拟Cr(Ⅵ)质量浓度为40 mg/L的皮革废水的Cr(Ⅵ)去除率高达99.9%。     

碳纳米管/氧化石墨烯复合电极制备及除镉研究

为提高电容去离子技术(CDI)对水中镉离子(Cd~(2+))的去除效率,以氧化石墨烯(GO)为主吸附材料、改性碳纳米管(CNT~*)为次吸附材料兼导电剂制备了复合电极,通过测试比表面积、循环伏安特性曲线可知,当m(氧化石墨烯)∶m(碳纳米管)∶m(聚偏氟乙烯)=7.2∶0.8∶2时,电极的比表面积为391.72 m2/g,比吸附量达到11.25 mg/g,比电容达到142.36 F/g。工作电压为1.2 V、循环流速为20 m L/min、电极板间距为3 mm、电极对数达到4对时,镉的去除率可以达到91.8%。通过动力学分析,准一级动力学模型能较好地描述电极对离子的吸附速率。通过对吸附等温线拟合分析,Langmuir模型的拟合率为98.9%,Freundlich模型的拟合率为99.87%,证明GO/CNT~*电极在CDI去除镉离子中具有较好的效果。     

纳米氧化石墨烯/芒硝基复合相变材料的制备及其热性能

针对芒硝相变材料因过冷度大、相分层严重导致相变潜热存储循环寿命缩短的问题,以Na₂SO₄·10H₂ONa₂CO₃·10H₂O-NaCl相变材料体系为基体、改进的Hummers法结合冷冻干燥和球磨工艺改性制备的亲水性纳米氧化石墨烯（Nano-GO）为添加剂,制得纳米氧化石墨烯/芒硝基复合相变材料（GO-MCPCMs）。结果表明：氧化处理过的纳米氧化石墨烯中O/C比例增加了65.75%,结构缺陷水平由0.224增至1.088,无团聚现象;纳米氧化石墨烯/芒硝基复合相变材料的结晶相变温度增至约23℃、过冷度减小至0℃、相分层消除,该复合相变体系中Na₂SO₄结晶体全部结晶为晶粒长度尺寸近于2 cm的Na₂SO₄·10H₂O;500次固-液循环前后含氧化石墨烯质量分数为0.075%的GO-MCPCMs结晶潜热值分别为156.7 J/g和149.9 J/g,...     

PDA/RGO复合材料对水中Fe(Ⅲ)的吸附行为

将多巴胺与氧化石墨烯纳米片层接枝复合制备了聚多巴胺/还原氧化石墨烯(PDA/RGO)复合材料,通过XRD、FTIR、FESEM和XPS等对该复合材料的结构和表面性质进行表征,并研究了其对水中Fe(Ⅲ)的吸附性能,考察了pH、吸附剂用量、吸附时间、Fe(Ⅲ)浓度和温度对其吸附性能的影响。结果表明:通过多巴胺与氧化石墨烯的仿生复合成功制备出具有优良吸附性能的PDA/RGO复合材料。pH为2,293 K时,该吸附材料对水中Fe(Ⅲ)的最大吸附量为59.1 mg·g~(-1),其吸附等温线符合Freundlich方程,吸附动力学可用准二级动力学方程来描述。吸附热力学研究表明该复合材料对Fe(Ⅲ)的吸附过程为自发吸热过程,呈现非均质吸附特性。作为一种新型吸附材料,该复合材料在Fe(Ⅲ)等金属污染废水处理中将具有潜在的应用前景。     

PEI改性的硅化磁性纳米吸附剂去除废水中Cu2+性能研究

以磁性纳米Fe₃O₄为基底材料,通过对其进行硅烷化包裹及聚乙烯亚胺(PEI)表面交联修饰,制备了一种复合磁性纳米吸附剂(PEI@SiO₂@Fe₃O₄)。考察了Cu²⁺初始浓度、pH值、吸附时间、温度对PEI@SiO₂@Fe₃O₄吸附Cu²⁺效果影响,构建了吸附动力学及吸附等温线模型,并考察了PEI@SiO₂@Fe₃O₄重复利用性能。结果表明,在25℃、pH=6.0、吸附反应20 min的条件下,PEI@SiO₂@Fe₃O₄对Cu²⁺具有最佳吸附效果,最大吸附容量为71.94 mg/g;吸附过程遵循准二级动力学模型及Langmuir吸附等温模型;PEI@SiO₂@Fe₃O