改性氧化石墨烯/海藻酸钠气凝胶球的制备与吸附性能

采用顺丁烯二酸酐修饰氧化石墨烯片层,对改性氧化石墨烯进行红外光谱、X射线衍射测试。将改性氧化石墨烯与海藻酸钠混合,以氯化钙溶液为凝固浴,采用湿法纺丝与冷冻干燥法制备气凝胶球,利用扫描电子显微镜观察气凝胶球表面;探讨凝胶球对亚甲基蓝染料的吸附效果,及其吸附动力学和吸附等温线分析。试验结果表明:顺丁烯二酸酐开环与氧化石墨烯片层上的羟基基团发生酯化反应;氧化石墨烯/海藻酸钠气凝胶球改性后的表面更加均匀平滑,氧化石墨烯分散效果更好;产物吸附过程与准二级吸附动力学模型和穆尔吸附模型相符。改性氧化石墨烯/海藻酸钠气凝胶球对亚甲基蓝的最大吸附量较未改性前提高了33.21%。     

石墨烯复合气凝胶的制备及其吸附性能研究

以亚硫酸氢钠为还原剂,将氧化石墨烯(GO)还原得到还原氧化石墨烯(rGO),经冷冻干燥制得石墨烯气凝胶(GA).通过向GA内部引入活性炭纤维(ACF)和TiO2,制备出rGO/ACF/TiO2复合气凝胶.探究了 rGO/ACF/TiO2复合气凝胶对RhB染料的吸附和光催化作用,并对其吸附机理和吸附-光催化协同作用机理进行探讨.研究结果表明:ACF和TiO2能较好地嵌入到复合气凝胶中;rGO/ACF/TiO2复合气凝胶的吸附和光催化性能受TiO2含量、投料量、溶液初始浓度影响较大;rGO/ACF/TiO2复合气凝胶的吸附过程符合准二级动力学模型及Langmuir等温线模型,且属于单分子层化学吸附.颗粒内扩散模型拟合结果表明:rGO/ACF/TiO2复合气凝胶的内扩散是影响其吸附RhB染料速率的主要因素,但不是唯一因素;光催化动力学研究表明:rGO/ACF/TiO2复合气凝胶对RhB染料的吸附过程符合一级动力学特性.     

废旧涤纶氧化石墨烯改性及对染料吸附性研究

使用氢氧化钠对废旧涤纶织物进行表面改性引入羧基,并使用氧化石墨烯(GO)水分散液对改性涤纶织物进行整理以制备GO负载涤纶织物,考察整理工艺参数对涤纶织物表面GO负载量的影响。使用GO负载涤纶织物对水中3种不同结构的阳离子染料进行吸附去除试验,重点分析GO负载量、溶液温度和pH值以及整理织物加入量等与染料去除率之间的关系。结果表明,涤纶表面羧酸量和GO浓度的增加、整理浴温度的升高和pH值的降低均能够显著提高GO在涤纶表面的负载量;GO负载涤纶织物对不同结构阳离子染料都显示出吸附去除性能;具有较高GO负载量的整理织物对染料表现出更好的去除性;温度升高和pH值降低均有利于整理织物对染料的去除;通过增加整理织物的使用量能够将水中的染料完全去除。     

SA/GO/HBP-NH2复合气凝胶制备及吸附性研究

以海藻酸钠(SA)、氧化石墨烯(GO)、端氨基超支化聚合物(HBP-NH2)为基材,采用溶胶-凝胶法和冷冻干燥技术制备了SMGO/HBP-NH2复合气凝胶.对复合气凝胶的制备机理、形貌特征、力学性能以及金属离子吸附能力进行了分析与测试.研究结果表明:SMGO/HBP-NH2复合气凝胶3组分之间主要通过SA与GO间的氢键...     

石墨烯气凝胶的制备与应用研究

石墨烯气凝胶,俗称“碳海绵”,在众多石墨烯宏观体结构中,因其具有大比表面积、低密度、高孔隙率、强吸附等特点,已经成为最具潜力的新型碳材料之一。石墨烯气凝胶体现了宏观尺度下石墨烯的优异性能,其由石墨烯纳米片经搭接、组装形成,具有连续的三维多孔网络结构。目前已开发出水热还原法、化学还原法、交联法、模板法、3D打印法等方法制备石墨烯气凝胶,并且在此基础上不断改进,得到了性能更为优异的石墨烯气凝胶,被广泛应用于超级电容器、锂硫电池、催化剂、吸附材料、传感器、保温材料等领域。     

海藻酸钠/羧基化纤维素复合气凝胶的保暖性能北大核心

为探究多糖基气凝胶的保暖性能,用高碘酸钠、亚氯酸钠将棉织物纤维素C2、C3位羟基氧化成羧基,高速粉碎后,得到羧基化纤维素纳米微纤(CCNF)。经冷冻干燥,将CCNF制成羧基化纤维素气凝胶(CCA)。将海藻酸钠(SA)与CCNF制成复合气凝胶(SA/CCA),通过不同方法将钙离子引入复合气凝胶,以改善其性能。结果表明:CCNF质量分数为2.0%的CCA,其导热系数为0.100 0 W/(m·K),是棉织物、涤纶织物和尼龙织物的55.93%、58.1%和57.37%;随着CCNF质量分数由0.5%提高到4.0%,CCA导热系数由0.124 8 W/(m·K)降为0.041 9 W/(m·K)。SA/CCA中,H4B的导热系数为0.032 6 W/(m·K),归因于孔隙率高且结构均匀,没有明显裂痕和孔洞结构,降低了内部空气流动;且不同面料制备保暖服装时,H4B与聚酰亚胺泡沫(PI)复合时导热系数最低,为0.037 0 W/(m·K)。     

杯芳烃/还原氧化石墨烯纤维的制备及其选择性吸附性能

为提升杯芳烃纤维对Pt(Ⅱ)的平衡吸附量,依次通过酰胺化、还原法和静电纺丝法制备了杯芳烃/还原氧化石墨烯(CrGO)纤维.借助扫描电子显微镜、红外光谱仪、拉曼光谱仪和热重分析仪分析了纤维的结构与性能,并采用吸附实验研究了纤维的吸附选择性、吸附动力学及吸附等温模型.结果表明:CrGO纤维直径为(2±0.5)μm,具有褶皱...     

磺化还原氧化石墨烯的制备及其对碱性染料的吸附研究

本研究探索了磺化还原氧化石墨烯的制备及其对碱性染料的吸附性能。通过接枝含有芳香自由基的磺酸根到还原氧化石墨烯(rGO)来制备磺化还原氧化石墨烯(S-rGO)纳米片材。通过红外光谱、X射线光电子能谱和扫描电镜对合成的吸附剂磺化还原氧化石墨烯(S-rGO)进行了表征,结果表明磺酸根被成功地接枝到氧化石墨烯上。本研究系统地研究了p H、时间和吸附剂量等对吸附行为的影响。吸附实验结果表明,吸附过程遵从准二级动力学模型和Langmuir模型,表明该吸附由表面反应过程所控制,属于单分子层吸附。吸附解吸实验中碱性橙21、硫黄素T和罗丹明B的吸附率均大于99%,解析率分别达到98.81%、86.63%和94.44%,表明吸附剂S-r GO对碱性染料有很好的吸附解吸性能且可重复使用。使用该材料处理工业废水可防止有害染料污染农产品后在食物链中地不断富集,从而危害人类健康。     

零价铁/氧化石墨烯复合吸附剂对染料和重金属的吸附性能

针对目前酸性染料染色废水中染料和重金属Cr(Ⅵ)引起的严重环境污染问题,以零价铁(Fe⁰)/氧化石墨烯(GO)复合物作为吸附剂,以分别含有弱酸性蓝AS和Cr(Ⅵ)的水溶液模拟染色废水,探究Fe⁰与GO的质量比、溶液pH值及染料与Cr(Ⅵ)的初始质量浓度对吸附性能的影响,考察Fe⁰/GO吸附剂对酸性染料与Cr(Ⅵ)的吸附机制,研究其吸附热力学与动力学。结果表明：Fe⁰与GO吸附剂在质量比为4∶1时具有最佳吸附效果,弱酸性蓝AS染液初始质量浓度为75 mg/L,温度为30℃,pH值为4.0时,12 h后去除率为85.6%,最大吸附量达到85.6 mg/g; Cr(Ⅵ)溶液初始质量浓度为75 mg/L,温度为30℃,pH值为3.0时,12 h后去除率为95.8%,最大吸附量达到95.8 mg/g; Fe⁰/GO对2种污染物的吸附过程均符合Langmuir模型和准二级动力学模型。     

海藻酸钠/CNTs-COOH纳米纤维膜的制备及对Cu^(2+)离子的吸附性能北大核心

通过静电纺丝法成功制备了海藻酸钠/CNTs—COOH复合纳米纤维膜。采用扫描电镜、红外光谱、X射线衍射、接触角及力学性能测试对复合纳米纤维膜进行了表征。结果表明,复合纳米纤维膜表面光滑,纤维呈三维杂乱排列;加入CNTs—COOH后,纳米纤维的平均直径略有下降,断裂强度增强,但亲水性大幅提升。Cu^(2+)吸附试验结果表明,溶液pH、Cu^(2+)初始浓度和吸附时间是影响吸附效果的重要因素,Cu^(2+)的最大平衡吸附量可达82.71 mg/g。Cu^(2+)在海藻酸钠/CNTs—COOH复合纳米纤维膜上的吸附符合Langmuir和Freundlich等温吸附模型,从相关系数来看,用Freundlich模型描述更为合理。     

棉秆皮纤维素/氧化石墨烯纤维的制备及其力学性能和吸附性能

为提高纤维素基纤维的强力及其对阳离子染料亚甲基蓝的吸附能力,利用超声分散和湿法纺丝法,制备了含有不同质量分数氧化石墨烯(GO)的棉秆皮纤维素/GO纤维。借助透射电子显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱仪分析了棉秆皮纤维素/GO纤维的形态和结构,探讨了GO质量分数对纤维断裂强力和吸附量的影响,并对吸附实验数据进行拟合分析。结果表明:随着GO质量分数的增加,纤维的断裂强力先增大后减小;GO质量分数为0.4%时,纤维断裂强力最优为31.12 cN,与未添加GO的纤维相比断裂强力提高了84%;纤维对亚甲基蓝的吸附量随着GO质量分数的增加而增加,吸附过程符合准二级吸附动力学模型和Langmuir等温吸附模型,属于单分子层的吸附,吸附过程为自发的放热反应。     

羊毛角蛋白/氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能

为了提高羊毛角蛋白(KE)对亚甲基蓝及重金属离子Pb²⁺、Cu²⁺的吸附性能,将羊毛角蛋白与氧化石墨烯(GO)进行复合,自组装形成水凝胶,冷冻干燥后制得KE与GO质量比为9∶1的复合材料。分别采用红外光谱、扫描电镜、X-射线衍射、热重分析等方法对复合材料的结构进行表征。得出,复合材料具有大量的极性含氧官能团,有利于吸附污染物分子;呈层状多孔(10μm)、片层褶皱的有序结构,提供了多的活性位点和大的比表面积;复合材料中GO片层均匀地分散在羊毛角蛋白基质中;加入GO对复合材料中KE的热稳定性影响较小。结果表明:与纯羊毛角蛋白相比,KE/GO复合材料吸附速率和吸附性能均大幅提高,对100 mg/L的亚甲基蓝去除率达96%,对100 mg/L重金属离子Pb²⁺和Cu²⁺的去除率分别为75%和74%。     

化学交联改性海藻酸钠/磷虾蛋白复合纤维的制备

为增强海藻酸钠/磷虾蛋白(SA/AKP)复合纤维的综合性能,以硼酸为交联剂对海藻酸钠/磷虾蛋白复合纤维进行交联改性,探究了复合体系的最佳交联温度和分子间相互作用,并对改性纤维的热稳定性、力学性能和动态力学性能等进行表征。结果表明:硼酸对海藻酸钠/磷虾蛋白复合体系中分子内氢键具有明显的影响,硼酸分子与海藻酸钠分子链上的羟基发生脱水缩合反应实现交联,交联温度为80 ℃;随着硼酸加入量的增加,复合纤维的热稳定性变化不大,力学性能和储能模量逐渐提高,当体系中硼酸的质量浓度为1.5 g/L时,纤维的断裂强度有所提高,达到2.58 cN/dtex,比改性前提高了11.3%。     

氧化石墨烯对壳聚糖/氧化石墨烯复合膜性能的影响研究

采用改性Hummer’s方法制备了氧化石墨烯,将氧化石墨烯（GO）以不同的掺杂比与壳聚糖（CS）醋酸溶液进行混合后,用溶液共混法制备出壳聚糖/氧化石墨烯（CS/GO）复合膜,通过FT-IR、XRD技术对复合膜结构进行了初始表征,并测试了其力学性能、水蒸气透过率、阻氧性、水溶性及透明度。实验结果表明:氧化石墨烯的含氧基团与壳聚糖分子之间有较强的氢键作用;氧化石墨烯的加入,能够提高膜的拉伸强度和水溶性,降低其水蒸气透过率、透明度及阻氧性,但对其断裂延伸率影响不大;与壳聚糖膜相比,CS膜液与GO溶液体积比为4∶6的复合膜综合性能最好,其拉伸强度和水溶性分别提高了38.8%、17.9%,水蒸气透过率、阻氧性及透明度分别降低了16.9%、42.5%、14.8%。      

石墨烯气凝胶复合防火织物的热防护性能

为进一步提高热防护服的综合性能,使其满足高防护性兼具低热蓄积的需求,利用改进的Hummers法制备了一种密度小、导热率低、隔热效果好的石墨烯气凝胶材料,并研发复合防火织物系统,在低辐射热环境下探讨不同厚度的石墨烯气凝胶的隔热效果。结果表明:加入石墨烯气凝胶的复合防火织物具有较好的热防护性能,可将人体产生热损伤的时间延长约203%,将人体产生二度烧伤的防护时间延长约218%,防火织物的防护性能与石墨烯气凝胶的厚度呈非线性关系;石墨烯气凝胶复合防火织物的平均透湿率保持在10.4 g/(m²·24 h),与复合防火织物的透湿性没有显著差异,石墨烯气凝胶的加入不影响防火织物整体的透湿性。     

硼酸交联海藻酸钠/磷虾蛋白复合纤维的制备与表征

针对海藻酸钠/磷虾蛋白（SA/AKP）复合纤维在盐溶液中溶胀问题,利用硼酸与复合纤维交联反应制备了耐盐性SA/AKP 复合纤维。借助傅里叶红外光谱仪、热重分析仪、差示扫描量热仪和X 射线衍射仪研究了复合纤维的化学结构、热性能和结晶性,考察了交联度和纤维形态的关系,评价了纤维力学性能与交联温度的相关性。结果表明：硼酸与海藻酸钠的羟基反应产生了B-O 键;随着交联时间的延长、交联温度的升高,SA/AKP 复合纤维的溶胀度降低,并在交联时间为30 min、交联温度为80 ℃以后趋于平衡,此时溶胀度由未交联纤维的136.99% 降低到82.30%,纤维的耐盐性明显提升,纤维的断裂强度为2.18cN/dtex;交联纤维的断裂强度随着交联温度的升高呈先降低后升高的趋势;未交联纤维与交联纤维表面存在纵向的沟槽结构,交联纤维经过盐溶液处理,表面仍具有沟槽结构。