氧化石墨烯基吸附剂吸附金属离子及有机污染物研究进展

综述了石墨烯和氧化石墨烯的理化性质和发展前景,从吸附重金属离子和有机染料的角度出发,概述了氧化石墨烯及其复合材料对Cu⁽²⁺⁾、Pb(2+)、Pb⁽²⁺⁾和MB的吸附效果及对金属离子和有机染料的吸附机理。最后针对全文研究进展做了总结同时对未来高效吸附剂的开发做了展望。     

环糊精-氧化石墨烯复合材料的制备及其对■的吸附性能研究

采用改进的hummer法制备出氧化石墨烯,再与适量的环糊精溶液以及水合肼和氨水进行还原反应得到环糊精-氧化石墨烯复合材料,测定了复合材料在不同pH、时间、温度等条件下对水体中的Cu~(2+)的吸附量。结果表明,环糊精-石墨烯复合材料对水溶液中的Cu~(2+)具有优异的吸附性能,在中性条件下,经24 h后吸附量达212.44 mg/g,吸附率为83.46%;这主要是因为氧化石墨烯的巨大表面积和表面含氧基团对Cu~(2+)的静电吸引力,以及环糊精的空腔结构所致。     

半胱氨酸/石墨烯复合凝胶的制备及对Hg~(2+)吸附性质

三维石墨烯材料整合二维石墨烯片层形成三维互联的多孔贯通网状结构,具有多孔性、高活性比表面积和优良传质性能等特点。利用L-半胱氨酸做还原剂,制备了还原氧化石墨烯并构建了石墨烯三维网状结构水凝胶,作为汞离子吸附剂。实验结果表明,氧化石墨烯在L-半胱氨酸作用下得到还原,通过分子间π-π堆积以及半胱氨酸之间的交联作用形成水凝胶,同时半胱氨酸的存在增加了对重金属Hg~(2+)的吸附位点,对Hg~(2+)饱和吸附量可达到98 mg/g。     

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。     

磁性氧化石墨烯的制备及其对Pb~(2+)的吸附研究

采用一步共沉淀法,以FeCl_2·4H_2O、FeCl_3·6H_2O和氧化石墨烯为原料,在碱性条件下制备得到氧化石墨烯/四氧化三铁的磁性复合材料,通过红外、热质量和XRD等测试手段对复合材料的结构进行了表征,采用紫外分光光度计法进行了复合材料对Pb~(2+)溶液的吸附分离实验。结果表明,制备所得到的磁性氧化石墨烯复合材料对Pb~(2+)具有良好的吸附性能和磁性分离效果。     

PSSMA修饰磁性氧化石墨烯对Pb2+、Cu2+ 的吸附性能

以氧化石墨烯(GO)、FeCl_3·6H_2O及聚(4-苯乙烯磺酸-共聚-马来酸)钠盐(PSSMA)为主要原料,通过简便一步溶剂热法制备了阴离子聚电解质修饰磁性氧化石墨烯(MGO@PSSMA),并将其用于水溶液中重金属Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附去除。采用FTIR、SEM、TEM、VSM和DLS对制备的MGO@PSSMA进行了表征。考察了溶液pH、吸附时间、溶液初始质量浓度对Pb~(2+)、Cu~(2+)在MGO@PSSMA及未经PSSMA修饰磁性氧化石墨烯(MGO)上吸附的影响。探讨了吸附等温过程、吸附动力学及吸附作用机理。结果表明:MGO表面引入PSSMA可有效增加其对Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附量。在pH=5,溶液初始质量浓度为300 mg/L时,MGO@PSSMA对Pb~(2+)和Cu~(2+)的实际吸附量达141.1和104.8 mg/g。当溶液初始质量浓度为150 mg/L时,MGO@PSSMA对Pb~(2+)和Cu~(2+)的吸附平衡时间分别为2和1.5 min。MGO@PSSMA对Pb~(2+)、Cu~(2+)的吸附动力学及吸附等温数据分别符合准二级吸附动力学模型和Langmuir吸附等温模型。使用乙二胺四乙酸(EDTA)和HCl可实现MGO@PSSMA的有效再生;通过外加磁场作用可实现MGO@PSSMA的回收再利用。     

石墨烯材料的吸附性能研究进展

石墨烯材料的吸附性能引起了国内外科学工作者的极大关注,主要介绍了近些年石墨烯和氧化石墨烯对水中金属离子、有机染料、无机非金属离子的吸附性能及研究进展。     

氧化石墨烯对甲基橙/亚甲基蓝的吸附性能探究

为了研究氧化石墨烯(graphene oxide,GO)对染料分子的吸附作用,选用甲基橙(Mmethyl orange,MO)和亚甲基蓝(methylene blue,MB)两种有机染料为目标分子,考察甲基橙/亚甲基蓝的初始浓度、吸附剂的用量对吸附性能的影响。采用紫外可见吸收光谱仪测定吸附后有机染料的吸光度值,寻求最佳吸附条件与吸附量。当甲基橙浓度为25mg·L~(-1),体积为30m L,氧化石墨烯的质量为20mg时和亚甲基蓝浓度为240mg·L~(-1),体积为25m L、氧化石墨烯的质量为10mg时,氧化石墨烯的吸附量分别可以达到5.427和543.29mg·g~(-1)。实验结果表明:氧化石墨烯对亚甲基蓝染料的吸附性能优于甲基橙。     

磁性三乙烯四胺氧化石墨烯对Cu~(2+)的吸附行为

为了提高氧化石墨烯(GO)的吸附能力和分离效果,采用恒温搅拌法和水热法制备磁性三乙烯四胺氧化石墨烯(M-T-GO)复合吸附剂。通过X射线衍射(XRD)、傅里叶红外光谱(FT-IR)和透射电镜(TEM)测试方法对其进行表征,并对M-T-GO对Cu~(2+)的p H、吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学进行研究。结果表明,M-T-GO对Cu~(2+)的吸附符合二级反应动力学和Langmuir吸附等温式描述,吸附反应为自发吸热过程,饱和吸附量为245.09 mg·g-1,同时具有快速分离和易再生的优点。采用X射线光电子能谱(XPS)推测M-T-GO对Cu~(2+)的吸附机理,结果表明M-T-GO主要通过螯合作用和静电引力对Cu~(2+)进行吸附。     

磁性氧化石墨烯材料的制备及其对重金属离子的吸附研究

采用一步共沉淀法,以FeCl_2·4H_2O、FeCl_3·6H_2O和氧化石墨烯为原料,在碱性条件下制备氧化石墨烯/四氧化三铁的磁性复合材料(MGO),考察pH、时间和吸附温度等对MGO吸附Cu⁽²⁺⁾的影响。结果表明,MGO对Cu(2+)的影响。结果表明,MGO对Cu⁽²⁺⁾的最佳吸附条件:20 mL浓度为200 mg/L、pH=5.5的Cu(2+)的最佳吸附条件:20 mL浓度为200 mg/L、pH=5.5的Cu⁽²⁺⁾溶液,加入MGO 20 mg,吸附温度30℃,吸附时间150min,最大吸附容量为61.4 mg/g,Cu(2+)溶液,加入MGO 20 mg,吸附温度30℃,吸附时间150min,最大吸附容量为61.4 mg/g,Cu⁽²⁺⁾的去除率为98.1%。MGO吸附Cu(2+)的去除率为98.1%。MGO吸附Cu⁽²⁺⁾符合准二级动力学模型。     

纤维素/氧化石墨烯的制备及其对Pb~(2+)的吸附研究

利用Hummers法制备氧化石墨烯,再将纤维素和氧化石墨烯在超声环境下进行合成来制备复合材料,利用红外光谱(FIIR)、扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)对其结构和形貌进行表征。根据吸附剂投加量、pH、时间、温度、初始浓度等影响因素进行正交实验。结果表明,复合材料对Pb~(2+)的去除率为93.25%,可以作为一种优良的吸附剂对水中Pb~(2+)进行有效处理。吸附过程可以用Freundlich吸附等温式描述,其相关的系数R~2为0.948 9,最大吸附容量为203.93 mg/g。重复使用5次后,纤维素/氧化石墨烯复合材料对水中Pb~(2+)的去除率仍在85%以上,表现出了良好的重复使用性。     

石墨烯/氧化石墨烯的制备及吸附性能的研究进展

近些年,随着工业的发展,重金属和有机染料是废水中的主要污染物,给人类健康和生态环境造成了直接或间接的危害。而吸附法是主要的废水处理方法,因此寻找高效、快速的吸附剂具有重要的意义。由于石墨烯独特的结构使其在很多领域都有应用。且石墨烯的比表面积很大,可以作为吸附材料。本文重点介绍了石墨烯和氧化石墨烯的制备方法,以及对于一些重金属离子和有机染料吸附性能的研究。     

氧化石墨烯/海藻酸钠复合材料的制备及其对Ni2+吸附工艺研究

采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯(GO)。以海藻酸钠(SA)为载体,采用溶液共混法制备氧化石墨烯/海藻酸钠(GO/SA)凝胶球。以GO/SA凝胶球作为吸附材料,对含镍废水进行吸附性能研究。实验结果表明:以质量浓度为7%Ca Cl2为交联剂,m(GO)∶m(SA)为1∶9,Ni~(2+)质量浓度为80g/L,GO/SA凝胶球投加量为40g/L,吸附温度为30℃,Ni~(2+)吸附率为17.15%。含镍废水p H值大于6时,出现大量白色沉淀,pH值对含镍废水中Ni~(2+)吸附率有显著影响。     

磁性石墨烯泡沫的制备及对Cu~(2+)的吸附性能

以氧化石墨烯(GO)为前驱体,采用溶剂热法制备了磁性石墨烯泡沫(MGF)复合物(Fe3O4/GF)。用X射线衍射(XRD)、透射电镜(TEM)及场发射扫描电子显微镜(FESEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)及振动样品磁强计(VSM)对其进行了表征。测定了不同Cu~(2+)初始质量浓度、反应时间和温度下复合物对水溶液中Cu~(2+)的吸附性能。结果表明:Fe_3O_4成功复合到了石墨烯上且为三维泡沫结构;复合物对Cu~(2+)吸附量可达49.20 mg/g;吸附过程符合准二级动力学模型。磁性复合物可以借助外部磁场实现快速磁分离。     

氧化石墨烯/类水滑石基复合催化剂的可控制备及其催化性能

针对纳米催化剂在有机染料氧化降解反应中存在的问题,开发高效纳米Fe基催化剂成为当前研究的重点。基于"创新纳米结构调变催化功能"的新策略,利用类水滑石层板金属离子和层间阴离子与氧化石墨烯(GO)表面官能团之间的静电作用,采用水热法制备氧化石墨烯复合类水滑石Fe-LDH@GO纳米催化剂。利用XRD、N_2吸附-脱附和TEM对催化剂的形貌、尺寸、孔道及FeO_x粒子尺寸等物化性质进行表征,发现氧化石墨烯的引入不改变水滑石纳米片结构和形貌,但能够增加催化剂的比表面积,有效锚定FeO_x纳米粒子,使其粒径减小并均匀分散在载体表面,提供更多的有效活性位点。XPS结果表明,催化剂表面存在的Fe^(2+)是芬顿反应的活性中心,氧化石墨烯的引入提高含氧官能团数量,使其在RhB降解反应中表现出优异的催化活性,反应14 min时,RhB转化率100%。     

磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其对制革废水中Cr3+的吸附研究

以氧化石墨烯、FeCl_2·4H_2O和FeCl_3·6H_2O为实验原材料,通过碱性共沉淀法制备磁性氧化石墨烯复合材料(Fe-GO)。探究不同的投加量、pH、温度和吸附时间对Fe-GO吸附制革废水中Cr~(3+)的影响。结果表明:Fe-GO对Cr~(3+)吸附的最适宜条件为Fe-GO的投加量为30mg,温度为30℃,pH为5,吸附时间为120min。     

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。     

新型磁性氧化石墨烯的制备及其对Cd~(2+)的吸附性能

通过对改良Hummers法制备的氧化石墨烯(GO)进行磁性负载得到一种磁性氧化石墨烯(MGO),并通过β-环糊精改性制备了一种功能化磁性氧化石墨烯(MGO/CD),研究了MGO/CD对水体中Cd~(2+)的吸附性能。通过形貌表征可以看出,GO被成功磁性负载,并接枝上了β-环糊精;磁强振动仪测试表明,MGO/CD的饱和磁化强度达到67. 55 emu/g,吸附材料的磁性能良好。吸附实验表明,在温度为303 K,吸附量随着pH的升高而增大,最高可达到193. 8 mg/g,吸附过程符合Langmuir等温吸附模型与准二级动力学模型。外加磁场分离并重复利用5次,MGO/CD的吸附率依然稳定在93%以上,是一种对Cd~(2+)吸附性能优良的吸附剂。     

氧化石墨烯/有机高分子复合吸附材料研究进展

氧化石墨烯由于具有巨大的比表面积和丰富的含氧官能团等特性,在与有机高分子复合方面展现出巨大的应用潜力,不同材料的组合赋予了氧化石墨/有机高分子复合材料更优异的吸附性能。本文介绍了氧化石墨烯的结构和性能,综述了氧化石墨烯/有机高分子复合材料在吸附重金属离子、有机染料、放射性核素方面的研究进展,最后展望了今后的研究方向并提出了建议。     

负载铬钴石墨烯基材料对汞(Ⅱ)的吸附性能研究

利用石墨烯的还原性与过渡金属盐类的氧化性,制备得到分别负载有铬和钴的还原氧化石墨烯(RGO)复合材料RGO/Cr和RGO/Co,并将其应用于对Hg~(2+)的吸附。结果表明:RGO/Cr比RGO/Co及RGO具有更大比表面积,负载铬和钴后RGO的亲水性能显著增加。Langmuir拟合RGO、RGO/Cr、RGO/Co对Hg~(2+)的理论单层最大吸附容量分别为128.98、181.86、146.86 mg/g,同时吸附过程均符合伪一级和伪二级动力学模型。