石墨烯基吸附材料研究进展

石墨烯是一种由碳原子构成的单层二维纳米材料,具有超高理论比表面积和极强的表面化学活性,被认为是一类具有很好发展潜力的吸附分离材料。综述了石墨烯、氧化石墨烯及其复合材料的制备方法,以及在去除水中重金属离子和有机污染物方面的应用,并对今后石墨烯基吸附材料的研究方向进行了展望。     

石墨烯及其复合材料对水中重金属离子的吸附性能研究

石墨烯作为一种新型的碳纳米材料,具有独特的物理化学性质如高的机械强度、良好的稳定性、超大的比表面积及极强的表面化学活性等,使得石墨烯成为一种得天独厚的吸附材料。综述了石墨烯及其复合材料的制备方法,并对其在去除水中重金属离子的研究进展与吸附机理方面进行了综述,最后对石墨烯及其复合材料的后续研究方向进行了展望。     

溶液pH值对石墨烯及其复合材料吸附重金属离子的影响

重金属污染对人类赖以生存的环境带来诸多负面的影响,因此如何解决重金属污染是当前亟须解决的重要问题之一。自石墨烯问世以来,由于其优异物理化学性质引起了科学界广泛的关注,较大的比表面积和较高机械强度等特性都使石墨烯及其复合材料成为理想的吸附材料,特别是用于重金属离子的吸附。但石墨烯复合材料对水体中重金属离子吸附性能的受到很多因素有影响如反应时间、温度、体系pH值等,其中pH值是最重要的影响因素之一。以影响吸附的因素为背景,以pH值为切入点,较为详细地综述了pH值对石墨烯及其复合材料对重金属吸附的影响,并系统地分析和讨论了pH值对吸附影响的原因和机理。最后,对石墨烯及其复合材料应用于吸附水体重金属离子的前景进行展望。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备及吸附研究进展

综述了近年来氧化石墨烯/壳聚糖新型复合材料的研究进展,侧重介绍了该材料的常用制备方法及其对重金属离子和有机染料的吸附情况,讨论了该复合材料的脱附再生性能,指出了目前研究中尚存在的问题,并对未来的研究工作提出了一些建议。     

氧化石墨烯／壳聚糖复合材料的制备及吸附研究进展

综述了近年来氧化石墨烯／壳聚糖新型复合材料的研究进展,侧重介绍了该材料的常用制备方法及其对重金属离子和有机染料的吸附情况,讨论了该复合材料的脱附再生性能,指出了目前研究中尚存在的问题,并对未来的研究工作提出了一些建议。     

石墨烯材料在水处理方面的研究进展

石墨烯具有独特的结构和优异的物理、化学性能,其作为水处理材料的应用前景值得期待。本文介绍了石墨烯、氧化石墨烯及还原氧化石墨烯材料与水处理相关的主要性能,对石墨烯及其衍生物吸附重金属离子及有机物的研究及进展进行了综述,分析了相关的研究机理及主要影响因素;对各种石墨烯复合材料在水处理方面的研究逐一进行了介绍,包括磁性及非磁性石墨烯复合材料、石墨烯光催化复合材料;最后对该研究领域存在的问题及面临的挑战进行了分析,并对该领域研究发展趋势进行了展望。     

氧化石墨烯复合材料吸附铀的研究进展

氧化石墨烯由于具有超大的比表面积、高强度和化学稳定性好等优点,其在环保领域作为含铀废水吸附材料的应用潜能备受关注。本文综述了近年来石墨烯基复合材料吸附水溶液中铀的研究现状及进展,介绍了石墨烯基复合材料对铀的吸附性能,分析了溶液pH值、温度、离子强度、接触时间和吸附剂用量等因素对吸附效果影响的原理,阐述了通过表面络合模型,光谱分析和理论计算等方法探讨氧化石墨烯复合材料的微观形貌结构与铀吸附效果之间的内在联系,最后研究了氧化石墨烯复合材料吸附铀研究中面临的挑战,对石墨烯材料与轴的相互作用机理及其在环保方面的开发应用进行了展望。     

氧化石墨烯/壳聚糖生物复合材料的制备及应用研究进展

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料是近几年发展的一种新型生物复合材料,具有独特的力学性能、吸附性能、电化学性能以及抗菌性能等。本文综述了近几年来氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的研究进展,简单介绍了该复合材料的制备方法,详细阐述了该复合材料在高机械强度材料、废水处理、电化学传感器、生物医学材料等领域的应用研究,最后对氧化石墨烯/壳聚糖复合材料在低成本、大规模制备,复合材料的结构性质以及在新领域的应用等方面进行了展望。     

石墨烯复合材料对水中金属离子的吸附研究进展

石墨烯是一种新型的纳米材料,具有一些独特的物理和化学性质,如高机械强度、良好的导电导热性、比表面积、化学稳定性好等。关于石墨烯的应用涉及到电子、信息、能源、材料、催化和生物医药等多个领域。概述了近年来石墨烯复合材料在水处理过程中对重金属离子的吸附研究,内容有石墨烯复合材料的制备及它们的吸附效果、吸附机理、吸附动力学、热力学,并就今后石墨烯复合材料在水处理过程中的应用进行了展望。     

石墨烯及其复合材料在重金属离子吸附方面的应用

重金属污染是目前最为严峻的环境污染问题之一,因此,寻找高效的纳米材料去除水中的重金属变的尤为重要。作为碳系家族的新成员,石墨烯已经成为万众瞩目的研究热点。由于具有超大的比表面积、较高的机械强度和稳定的化学性质等突出优势,石墨烯不仅在场效应晶体管、催化、药物输送等领域应用前景广阔,而且作为吸附材料在重金属离子处理方面的潜能也备受关注。综述了近年来有关石墨烯及其复合材料吸附水溶液中重金属离子的研究,系统介绍了石墨烯基材料对重金属离子的吸附效果、吸附机理、影响因素,及该材料的脱附再生性能。最后,对石墨烯及其复合材料研究过程中的挑战进行了评述,同时对它们在水处理过程中的应用前景做了深入探讨和展望。     

Effective Separation of CO2 Using Metal-Incorporated rGO Membranes

Graphene-based materials, primarily graphene oxide (GO), have shown excellent separation and purification characteristics. Precise molecular sieving is potentially possible using graphene oxide-based membranes, if the porosity can be matched with the kinetic diameters of the gas molecules, which is possible via the tuning of graphene oxide interlayer spacing to take advantage of gas species interactions with graphene oxide channels. Here, highly effective separation of gases from their mixtures by using uniquely tailored porosity in mildly reduced graphene oxide (rGO) based membranes is reported. The gas permeation experiments, adsorption measurement, and density functional theory calculations show that this membrane preparation method allows tuning the selectivity for targeted molecules via the intercalation of specific transition metal ions. In particular, rGO membranes intercalated with Fe ions that offer ordered porosity, show excellent reproducible N₂/CO₂ selectivity of ≈97 at 110 mbar, which is an unprecedented value for graphene-based membranes. By exploring the impact of Fe intercalated rGO membranes, it is revealed that the increasing transmembrane pressure leads to a transition of N₂ diffusion mode from Maxwell–Stefan type to Knudsen type. This study will lead to new avenues for the applications of graphene for efficiently separating CO₂ from N₂ and other gases.     

基于氧化石墨烯及其复合材料的纺织品抗菌整理研究进展

作为石墨烯的含氧衍生物,氧化石墨烯(GO)因其优异的物理、化学性能而受到广泛关注。本文首先分析了GO的抗菌机制,其次总结了GO与金属粒子、金属氧化物和有机物的抗菌复合材料的研究进展,然后探讨了基于GO及其复合材料的纺织品抗菌整理方法及其优缺点,最后提出了GO及其复合材料在纺织品抗菌整理方面的研究方向。      

氧化石墨烯/海藻酸钙水凝胶复合膜对水中Cd(II)的吸附

将氧化石墨烯(GO)、致孔剂与海藻酸钠共混后与CaCl₂交联制备的GO/海藻酸钙（CA）水凝胶复合膜作为含重金属废水的吸附材料。采用SEM和TEM表征了复合膜的表面形貌及透射性能,且分析了GO的加入对复合膜的力学性能、平均孔径、水通量及表面官能团的影响。为探究GO/CA水凝胶复合膜的吸附性能,考察了其吸附Cd(II)的影响因素:pH（6~7）值、初始离子浓度、接触时间、温度（三者均正相关）。用FTIR、XPS在吸附前后对复合膜进行了表征;引入了吸附动力学和等温线模型分析其吸附机制。探究结果表明GO的加入提高了复合膜的力学性能、平均孔径及水通量;吸附过程遵循Langmuir等温线,属于单层吸附,拟合得到的最大吸附量为173.61 mg/g;伪一级和伪二级吸附动力学分别在低浓度和高浓度时能较好地描述吸附过程的动力学行为;吸附机制主要为物理作用力吸附和离子交换。经过5个连续的吸附-解吸循环证明了GO/CA水凝胶复合膜的可重复利用性。      

基于点击化学有机硅弹性体的合成与性 能研究

预先合成了二巯基聚醚(HS-P(EO/PO)-SH)和乙烯基硅油(PVMS-b-PDMS),并以二者为原料,苯偶酰双甲醚(DMPA)作为光引发剂,利用巯基-烯点击化学法成功合成了对重金属离子具有吸附能力的有机硅弹性体。采用红外光谱仪、核磁共振氢谱仪表征了该有机硅弹性体的结构,并研究了其热稳定性以及在溶液环境下对重金属离子的吸附性能。结果表明,该有机硅弹性体具有优异的热稳定性,且室温下其对镍离子具有较好的吸附能力,是一种性能优异的重金属离子吸附材料。     

Specific Capacitance and Cyclic Stability of Graphene Based Metal/Metal Oxide Nanocomposites:A Review

Graphene has become a worldwide admired material among researchers and scientists equally due to its unique richness in mechanical strength,electrical conductivity,optical and thermal properties.Researchers have explored that the composite materials based on graphene and metal/metal oxide nanostructures possess excellent potential for energy storage technologies.In particular,supercapacitors based on such composite materials have engrossed the extreme interest of researchers for its rapid charging/discharging time,safe operation and longer cyclic constancy.Till now,several fabrication techniques for composite materials and their energy storage applications have been explored.Here,specially,we have concentrated on the hottest research progress for the fabrication of graphene oxide and metal/metal oxide nanocomposites.We also emphasized on the characteristics and properties of supercapacitors fabricated using these composite materials.Moreover,our study is focused on the specific capacitance and cyclic stability of various composites to haul out the most efficient material for supercapacitor applications.     

聚氨酯泡沫吸附剂的制备及其在金属离子富集/分离方面的应用

聚氨酯泡沫(PUF)具有弹性多孔、泡孔结构可控、形状可调、制备工艺简单、稳定性高、吸附/脱附速率快、易于分离、易于实现在线分离富集和自动化操作等特点,非常适合用作吸附分离材料。近来PUF在富集/分离金属离子方面应用广泛,PUF本身就对金属离子具有一定的吸附能力,但吸附量较低、选择性较差。修饰后的PUF,如物理负载、化学改性和复合PUF,其吸附性能和选择性得到了较大的提高,可实现对水中不同金属离子的吸附分离。重点介绍了不同形式的PUF,包括空白、物理负载、化学改性和复合PUF的制备,及其作为吸附剂对水中金属离子的富集/分离方面的研究进展。     

纤维素改性材料对重金属吸附性能的研究进展

近年来,工农业排放的重金属离子产生了严重的水体污染;这些重金属离子浓度低,通过吸附法可以有效处理这些污染问题。吸附法的关键在于高效吸附材料的设计和制备。纤维素是可再生的高分子聚合物,具有储量丰富、来源广泛等优点,纤维素材料经过改性后对重金属离子具有良好的吸附能力。介绍了纤维素的结构特点、吸附原理和不同改性方法,重点比较了纤维素的物理改性、直接化学改性和接枝改性等不同改性方法和对重金属离子的吸附的影响,并展望了纤维素基吸附材料的发展前景和方向。     

金属负载型生物炭材料在废水治理中的应用进展

有机物污染和重金属污染给生态环境和人类健康带来极大危害,成为人们最关注的环境问题之一,吸附是去除水体中污染物的有效方式。生物炭材料是一种含碳有机物在无氧环境下高温炭化制备的功能材料,具有比表面积大、孔隙率高、性能稳定、绿色环保等优点。近年来,金属负载型生物炭材料对有机物催化降解和重金属离子吸附,均表现出较好的应用潜力,可用于有机物和重金属离子污染废水的治理。综述了金属负载型生物炭材料在有机污染物和重金属离子废水治理中的应用新进展,并探讨了金属负载型生物炭材料的发展趋势。     

TiO2/bone composite materials for the separation of heavy metal impurities from waste water solutions

Pure bone material obtained from cow meat, as apatite-rich material, and TiO₂-bone composite materials are prepared and studied to be used for heavy metal ions separation from waste water solutions. Meat wastes are chemically and thermally treated to control their microstructure in order to prepare the composite materials that fulfill all the requirements to be used as selective membranes with high performance, stability and mechanical strength. The prepared materials are analyzed using Hg-porosimetry for surface characterization, energy dispersive X-ray spectroscopy (EDAX) for elemental analysis and Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) for chemical composition investigation. Structural studies are performed using X-ray diffraction (XRD). Microstructural properties are studied using scanning electron microscopy (SEM) and specific surface area studies are performed using Brunauer-Emmet-Teller (BET) method. XRD studies show that multiphase structures are obtained as a result of 1h sintering at 700?C1200 °C for both pure bone and TiO₂-bone composite materials. The factors affecting the transport of different heavy metal ions through the selected membranes are determined from permeation flux measurements. It is found that membrane pore size, membrane surface roughness and membrane surface charge are the key parameters that control the transport or rejection of heavy metal ions through the selected membranes.     

石墨烯基吸附剂的特性、吸附原理、改性复合及 研究方法

石墨烯具有独特的结构和优异性能,适合用作水处理吸附材料。介绍了与吸附相关的石墨烯的结构及特性,石墨烯基材料对不同污染物的吸附原理;基于石墨烯的性质和结构特点,对石墨烯基材料的改性、复合方法及其研究方法作了较详细论述。鉴于石墨烯基材料再生性能的重要性,对磁性石墨烯及三维石墨烯吸附材料作了简单介绍,最后对石墨烯基吸附剂研究的发展方向作了展望。