石墨烯基气凝胶小球对染料的吸附性能研究

综合国内外相关领域的最新研究进展,对比不同材料的染料吸附性能,得出了石墨烯基气凝胶小球在吸附性能方面的优越性;总结了石墨烯基气凝胶小球对染料的吸附机理,发现其对染料的吸附是吸热、熵增的物理吸附过程,一般符合Langmuir吸附等温线模型和拟二级动力学模型。为提升其实际应用价值,探索对多种污染物的处理净化以及动态吸附是石墨烯基气凝胶小球的未来研究趋势。     

石墨烯气凝胶的制备与吸附性能研究

以氧化石墨烯为前驱体,抗坏血酸为还原剂,通过冷冻干燥技术,制备出石墨烯气凝胶。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附脱附曲线等对制备的石墨烯气凝胶进行了表征。将制备的石墨烯气凝胶用于吸附甲苯,表现出良好的吸附性能和循环使用性。     

石墨烯气凝胶的制备与吸附性能研究

以氧化石墨烯为前驱体,抗坏血酸为还原剂,通过冷冻干燥技术,制备出石墨烯气凝胶。采用X射线衍射(XRD)、拉曼光谱(Raman)、扫描电子显微镜(SEM)和氮气吸附脱附曲线等对制备的石墨烯气凝胶进行了表征。将制备的石墨烯气凝胶用于吸附甲苯,表现出良好的吸附性能和循环使用性。     

石墨烯基分子印迹气凝胶制备及吸附性能研究

以氧化石墨烯(GO)为分子骨架,负载纳米氧化铁(γ-Fe2O3)和TiO2赋予GO磁性和光催化性;利用苯并α 芘(BaP)为模板合成具有识别吸附降解BaP性能的石墨烯基分子印迹气凝胶(GMIA).通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和X射线能谱(EDS)表征中间...     

石墨烯气凝胶复合材料制备及吸附性能的研究进展

石墨烯气凝胶(GA)拥有以石墨烯为主体的多孔互联三维海绵状网络结构。作为一种新兴的纳米多孔材料,因其具有高疏水性、高比表面积、高孔隙率以及良好的化学稳定性,在吸附领域具有巨大的应用前景。结合相关研究,重点介绍了石墨烯、纤维素/石墨烯、碳纳米管/石墨烯、氮掺杂/石墨烯、金属氧化物/石墨烯等几种体系的气凝胶材料的制备方法,并对其吸附性能的研究进展进行了阐述。     

石墨烯基气凝胶对有机物的饱和吸附能力

以Pickering乳液法进行了石墨烯基气凝胶(GA)的制备,并以纯有机物和水中乳化油分为吸附对象,对其饱和吸附能力进行了评价,综合对比了不同研究者利用碳纳米材料所制备碳基气凝胶对纯有机化合物的吸附能力,发现包含本文所制备的GA在内的各种碳基气凝胶对不同的有机物的吸附能力与有机物的密度成正比,表明单位质量碳基气凝胶吸附有机物的体积(cm~3?g~(-1))为定值,与具体的被吸附有机物的种类无关。推断有机物在气凝胶材料中的吸附是一种体积填充行为,气凝胶孔隙体积的大小对于其吸附有机物的能力具有重要影响,但孔隙的占有率也是决定实际吸附有机物能力的关键因素。所制备的GA对水中油分的吸附能力低于其对纯油分的吸附能力,应与水的竞争吸附、有机物的扩散阻力等有关。     

石墨烯气凝胶的制备及其对水中油分的吸附特性

以改性Hummers法制备出的氧化石墨（GO）为原料,乙二胺（EDA）为交联剂,通过液相化学交联法制备出以石墨烯为主体的多孔网状气凝胶（EGA）。利用电子扫描电镜（SEM）、电子透射电镜（TEM）及选区电子衍射（SAED）对其进行表征。以水中柴油为研究对象,考察所制EGA样品对水中柴油的吸附脱除效果。结果表明,石墨烯气凝胶对柴油的吸附量在前5 min上升迅速,在30 min左右达到吸附平衡。吸附过程遵循准二级动力学模型,且吸附速率随温度的升高而增加,体系的表观活化能E_a=23.94 kJ·mol^-1。颗粒内扩散模型拟合结果表明,EGA对水中柴油的吸附分为表面孔道吸附、气凝胶内部孔道扩散以及石墨烯片层间小孔道扩散。石墨烯气凝胶对柴油的吸附等温线与Freundlich模型较为吻合。     

石墨烯气凝胶的应用研究进展

石墨烯气凝胶是由石墨烯片自组装成的三维多孔材料,具有孔隙率高、弹性好、密度低和良好的导电性、隔热性等特点,在众多领域都有巨大的应用潜能。本文对目前石墨烯气凝胶的制备工艺、可控制备进行了概述,简要概括了目前石墨烯气凝胶及其复合材料在吸附、电磁屏蔽、催化剂载体、传感器方面的应用进展。     

乳液法制备聚乙烯醇-石墨烯气凝胶及其对纯有机物的吸附

采用氧化石墨烯(GO)稳定的Pickering乳液为软模板，制备聚乙烯醇-石墨烯气凝胶。探究GO浓度、均质转速、油水比、乙二胺(EDA)和聚乙烯醇(PVA)用量等因素对乳液稳定性、粒径分布及气凝胶成型的影响，发现改变乳液配比可控制乳液粒径的大小，进而对气凝胶的密度和孔隙率进行调控。通过SEM、FT-IR、Raman、XRD对最优制备条件下制得的聚乙烯醇-石墨烯气凝胶(PGA)进行表征，可知GO经水热反应后被还原组装形成三维网络气凝胶结构(PGA)且其孔道直径与乳液粒径基本一致。对PGA进行挤压实验发现其具有轴、径双向挤压回弹性，且重复挤压200次以上PGA仍然具良好的弹性。PGA对纯有机物的吸附量最高可达280 g·g^?1，且每克PGA吸附的有机物的体积为恒定值。     

软模板法石墨烯气凝胶的可控制备及其吸油性能

以环己烷为油相,氧化石墨烯（GO）为稳定剂,采用Pickering乳液法制备石墨烯气凝胶,利用电子显微镜对Pickering乳液进行表征,利用扫描电镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、拉曼光谱（Raman）、X射线衍射（XRD）对制得的石墨烯气凝胶进行表征。对比Pickering乳液的液滴大小与气凝胶的孔径大小可知,通过软模板法实现了对气凝胶的孔径控制,通过控制均质机的转速来调控气凝胶的孔径大小,当均质机转速分别为10000r/min、12000r/min和15000r/min时,所得石墨烯气凝胶的孔径分别为45μm、35μm和30μm左右,通过调节油水比实现了气凝胶的密度与孔隙率的控制,油水比越大,所得气凝胶的密度越小,孔隙率越大,通过延长还原时间可增强石墨烯气凝胶的机械性能。将所得气凝胶用于油品的吸附,可快速吸附水上浮油及水底重油,而且几乎不吸附水;对同一油品而言,气凝胶的吸附能力与其制备时的油水比呈正相关,采用挤压的方式实现石墨烯气凝胶的循环利用,经过10次循环再生后气凝胶的吸附能力仅有15%的损失。     

石墨烯气凝胶的研究进展

石墨烯气凝胶具有低密度、高比表面积、大孔体积、高电导率、良好的热稳定性及结构可控等独特优点,使其在吸附、催化、储能、电化学等领域有着极其广泛的应用前景.着重介绍了间苯二酚和甲醛为黏接剂,以及通过水热法制备石墨烯气凝胶的方法、特性以及研究现状,总结了其在不同领域的应用前景.     

乳液法制备石墨烯气凝胶及其吸附水中亚甲基蓝

利用乳液法制备多孔石墨烯气凝胶（emGA）,改变乳液油水比制备不同的emGA。扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶红外光谱（FTIR）、氮气吸附脱附等表征显示,emGA具有多孔结构,经水热还原后含氧官能团大部分被除去,比表面积为103.3～243.1m²/g。以亚甲基蓝（MB）浓度和温度作为变量,考察emGA对水中MB的吸附效果。结果表明,emGA的比表面积越大,其对MB平衡吸附量越大;当初始浓度越大,温度越高,则吸附有利。吸附动力学数据表明emGA吸附MB符合准二级动力学模型和内扩散模型,吸附过程分为大孔扩散和微孔扩散。吸附等温线数据拟合结果符合Langmuir模型,表明emGA对MB的吸附属于单分子层吸附。Langmuir模型计算出emGA-2饱和吸附量为307.7mg/g,与实验值291.3mg/g较为接近。分析热力学参数发现,emGA吸附MB为自发吸热过程,且吸附过程属于物理吸附。     

High-performance heterocyclic para-aramid aerogels for selective dye adsorption and thermal insulation applications

The high-performance polymer para-aramid (PPTA) is discovered to gel too soon during the polymerization process, resulting in poor processing performance. In this work, a homogeneous polymer solution containing heterocyclic para-aramid (HPPTA) was successfully synthesized by introducing 2,4-aminophenyl-5-aminobenzimidazole groups into the molecular chains of PPTA, and then HPPTA aerogel was prepared using a supercritical drying technique that took advantage of the HPPTA solution's excellent property of slow gelation. When the HPPTA polymer mass fraction was 1 wt%, the aerogel had the lowest density of 0.086 g cm⁻³ with a BET specific surface area of 376.59 m² g⁻¹. The HPPTA-2 aerogel had better adsorption performance for anionic dye methyl orange, with a maximum adsorption capacity of 319.47 mol g⁻¹; however, its adsorption capacity for cationic dye methylene blue and neutral dye dimethyl yellow was very low, at only 19.68 and 0 mol g⁻¹, respectively. The selective adsorption ability of HPPTA aerogel made it a simple and scalable platform for removing anionic dyes from water solutions. Furthermore, the HPPTA aerogel has outstanding thermal properties for thermal insulation applications in severe environments due to the synergistic effect of the 3D porous structure inside the aerogel and the exceptional thermal stability of the HPPTA.     

水热法制备三维导电石墨烯气凝胶及其焦耳热性能研究

采用水热法将氧化石墨烯（GO）组装成三维圆柱状结构,通过冷冻干燥和高温热还原法成功制备三维导电的还原氧化石墨烯气凝胶。该气凝胶内部的高度交联和多孔道网状结构为电子传输提供有效路径,利于系统的焦耳热研究。结果表明,通过对其进行电流加热,石墨烯气凝胶表现出高功率-温度线性相关性、高电热转换效率、超快升温和降温速率、长时间且稳定的循环加热能力。通过不同模型验证了气凝胶内部可进行焦耳热传导,其高电导率主要由材料自身较低的活化能所决定。石墨烯气凝胶超高的热导率赋予其超快的自然降温速率（456 K?min^-1）,远高于传统的热传导加热装置。此外,所制备的气凝胶还可被广泛应用于焦耳热辅助的催化剂温度可控的载体。     

Preparation and enhanced adsorption properties for CO2 and dyes of amino-decorated hierarchical porous BCN aerogels

Adsorption process is a cost-effective way to the dye removal and CO₂ capture. Improvements of the adsorption performance and conformance to the practical application conditions are necessary steps to approach practicality. Herein, hierarchical porous carbon-doped boron nitride (BCN) aerogels with amino modification were synthesized for the first time by freeze drying and carbothermal reduction method. As-prepared BCN aerogels exhibited superior adsorption performance for CO₂ and dyes. Compared with BN aerogel, notwithstanding the lower surface area, the as-prepared BCN aerogel exhibited 6-fold-enhanced CO₂ capture and higher dyes adsorption capacity, delivering a more than 150 times adsorption rate with methylene blue (MB) as the adsorbent. The reinforced adsorption properties were demonstrated to be primarily from the synergistic effect of carbon doping and amino decoration on the obviously improved adsorption energy, hydrophilicity and mesopore volume, accelerating the kinetics of dye and gas molecules diffusion. This work provides a new way on the design of high-efficiency absorbent materials.     

甲烷在石墨烯和活性炭上的吸附

以研制新型吸附式天然气(ANG)吸附剂为目的,比较了甲烷在石墨烯和活性炭上的吸附平衡。首先,在温度区间273~293 K、压力范围0~8 MPa,测试甲烷在比表面积分别为300和2074 m²·g^-1石墨烯和活性炭上的吸附平衡数据。其次,应用格子理论导出的通用吸附等温方程,通过吸附平衡态能量分析及10-4-3相互作用势函数求解,确定甲烷分子在石墨烯平面和活性炭上的最大面密度、受到的壁面吸附作用势及其在吸附层内的作用能。结果表明,在相同温度下,吸附甲烷分子在石墨烯上吸附层内的相互作用能较其在活性炭上的大,甲烷分子在石墨烯平面上的集聚更为密集。提高石墨烯的比表面积将有效提高甲烷在其上的吸附容量。     

活化氧化石墨烯的制备及对甲基橙的吸附

为了提高氧化石墨烯(GO)的比表面积和吸附性能,采用氢氧化钾对GO进行高温固相活化,制备出活化氧化石墨烯(GOKOH),并将其用于对水中阴离子染料甲基橙(MO)的吸附研究。结果表明,GOKOH的比表面积可达672.48 m2/g。GOKOH能在较宽的p H范围内实现对MO的高效去除,去除率高达94.87%,吸附平衡时间约为150 min。准一级和准二级动力学拟合的理论平衡吸附容量分别为549.87 mg/g和549.45 mg/g,Langmuir模型的饱和吸附容量为632.91 mg/g。该吸附过程受边界层扩散与颗粒内扩散两个步骤控制,符合二级动力学模型和Langmuir模型,并主要以化学吸附为主。