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。     

功能化氧化石墨烯吸附材料的研究进展

为推进氧化石墨烯材料在水处理领域的应用,综述了近几年功能化氧化石墨烯吸附材料的研究成果。首先介绍了氧化石墨烯的制备方法与结构特征,然后将功能化氧化石墨烯吸附材料分成共价键改性材料和非共价键复合材料。针对氧化石墨烯上不同官能团的化学修饰,将共价键改性材料划分成5类:羰基功能化、羧基功能化、羟基功能化、环氧基功能化和碳碳双键功能化。根据复合材料结构形态的不同,将非共价键复合材料划分成3类:氧化石墨烯基凝胶、氧化石墨烯基分离膜、氧化石墨烯基磁性吸附剂。最后讨论了功能化氧化石墨烯吸附材料在水处理中存在的问题,指出共价键和非共价键的联合功能化处理有望成为氧化石墨烯吸附材料的发展方向。     

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%。     

氧化石墨烯和氧化石墨烯/聚乙烯亚胺复合材料对Cu(Ⅱ)的吸附性能研究

采用溶液共混法-冷冻干燥法制备了氧化石墨烯(GO)和氧化石墨烯/聚乙烯亚胺复合材料(GO/PEI),探讨了pH值、吸附剂加入量、温度、时间及Cu(Ⅱ)初始浓度对GO和GO/PEI吸附Cu(Ⅱ)效果的影响。研究结果表明,GO和GO/PEI均可高效吸附Cu(Ⅱ),投入0.5 g/L的吸附剂吸附50 mg/L的Cu(Ⅱ),在318 K下吸附200 min,pH值为5.5时,GO和GO/PEI的吸附量可达60.36 mg/g和79.70 mg/g。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型可较好地拟合其吸附过程,GO和GO/PEI对Cu(Ⅱ)的吸附是自发的吸热反应。综合对比GO和GO/PEI对Cu(Ⅱ)的吸附性能,GO/PEI的吸附效果更佳。     

静电纺丝制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究进展

氧化石墨烯（GO）可视为一种非传统形态的软性材料,具有聚合物、胶体、薄膜,以及两性分子的特性。文中综述了近年来国内外通过静电纺丝技术制备氧化石墨烯复合纳米纤维的研究现状,主要介绍了氧化石墨烯-聚丙烯腈（GO/PAN）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚乳酸（GO/PLA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚偏氟乙烯（GO/PVDF）复合纳米纤维、氧化石墨烯-丝素蛋白-聚乳酸羧基乙酸（GO/SF/PLGA）复合纳米纤维、氧化石墨烯-聚氨酯（GO/PU）复合纳米纤维、氧化石墨烯-纳米氧化锌-蚕丝丝胶（GO/nZnO/SS）复合纳米纤维的研究进展,以及它们在医药领域、过滤材料、水资源处理、压电材料、生物工程等领域的应用。     

SA/GO/HBP-NH_2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-NH_2)为基材,采用溶胶-凝胶法和冷冻干燥技术制备了SA/GO/HBP-NH_2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:SA/GO/HBP-NH_2复合气凝胶3组分之间主要通过SA与GO间的氢键及GO与HBP-NH_2间的酰胺键作用而结合,GO-HBP-NH_2均匀地分散在气凝胶体系中。当复合气凝胶体系质量浓度为2.0%,3组分SA、GO、HBP-NH_2质量配比为2.00∶0.06∶0.08时,复合气凝胶的压缩强度可达593.91 kPa,密度为23.06 mg/cm~3,孔隙率为82.09%。在3组分的协同作用下,复合气凝胶对于Cu~(2+)、Pb~(2+)、Co~(2+)、Cd~(2+)这4种金属离子的吸附效果明显优于单一组分的气凝胶材料。     

石墨烯系吸附与分离功能材料研究进展

石墨烯高比表面积和优异的电学、热学、光学和力学性能以及疏水/超亲油等特性,为石墨烯在新型吸附与分离功能材料方面的研究与开发提供了新途径。主要介绍了近年来石墨烯系吸附功能材料(石墨烯基海绵、石墨烯凝胶、石墨烯/碳纳米管复合材料)、石墨烯系功能分离膜材料(石墨烯多孔膜、石墨烯掺杂聚合物分离膜、层状排列石墨烯膜)以及石墨烯系连续吸油与分离功能材料等的研究成果;分析和讨论了石墨烯系吸附与分离功能材料制备方法及其在油水分离方面的研究进展和应用前景。     

氧化石墨烯/多孔SiO2微球复合材料的吸附性能研究

制革原料皮在加工过程中会产生大量的蛋白质残留物，利用吸附剂从制革废水中分离回收蛋白质可以实现制革废水污染物的循环使用。以鱼皮胶原蛋白为生物质模板，加入氧化石墨烯(GO)粉末，合成了氧化石墨烯/多孔SiO₂微球复合材料(GO/C-PSM)。以蛋白水解酶溶菌酶(LZ)为理论研究对象，结果表明GO/C-PSM对LZ的最大吸附量为45.4 mg/g，吸附过程与拟二级吸附动力学模型相符，同时GO/C-PSM对LZ的吸附等温线模型与Langmuir等温线模型相契合。GO/C-PSM在经过5次循环后，吸附率仍达到80%以上。此外，GO/C-PSM对实际制革工业废水中的蛋白质也有一定的吸附分离效果。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料的制备及吸附应用研究进展

氧化石墨烯/壳聚糖复合材料是近年来新发展的新型可生物降解材料,复合材料巨大的比表面积、丰富含氧官能团以及氨基基团使其成为良好的吸附剂.本文综述了近几年氧化石墨烯/壳聚糖复合材料在吸附应用上的研究进展,侧重介绍了该复合材料的常用制备方法以及其污水处理中金属离子和有机染料中的吸附情况,简单讨论了该复合材料的脱附再生性能.     

氧化石墨烯对土壤中细菌和固氮菌量的影响

氧化石墨烯(GO)是石墨烯的重要衍生物,经过氧化处理后,GO仍保持石墨的层状结构,但在每一层的石墨烯单片上引入了许多氧基功能团,这使得GO有良好的生物相容性。本文将四种浓度(0mg/kg、10mg/kg、20mg/kg、30mg/kg)的GO分别加入四种养分含量不同的土壤中,培养20天,利用选择性培养基对土壤中的细菌和固氮菌含量进行检测。实验结果表明:30mg/kg的GO在培养后的第7天对细菌的数量有明显促进作用;20mg/kg的GO在培养后的第7天对固氮菌量有明显促进作用。     

海藻酸钠/改性氧化石墨烯微孔气凝胶纤维制备与吸附性能

为提升海藻酸钠(SA)/氧化石墨烯(GO)复合纤维对阳离子染料的吸附性能及其力学性能,以轻质碳酸钙作为成孔剂,马来酸酐接枝氧化石墨烯(MAH-GO)微粒作为增强剂,SA作为基体,采用湿法纺丝与冷冻干燥法,经酸性置换制备SA/MAH-GO微孔气凝胶纤维,并对其化学结构、形貌和粒度进行分析,探讨了MAH-GO质量分数对微孔气凝胶纤维断裂强度的影响,采用吸附动力学及吸附等温线模型对吸附实验数据进行拟合分析。结果表明：MAH-GO质量分数为0.5%时,SA/MAH-GO微孔气凝胶纤维的拉伸断裂强度最优,为0.513 cN/dtex,与SA/GO气凝胶纤维断裂强度相比提高了11.51%,其吸附过程符合准二级吸附动力学模型,主要受到化学吸附机制控制,对亚甲基蓝最大吸附量可达2 400.66 mg/g。     

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。     

Improvement of SO2 adsorption capacity of fiber web surface produced from continous graphene oxide fiber

Sulphur dioxide (SO₂) is an important atmospheric pollutant, and capture of SO₂ is of great importance for the environment, human health and market. Carbon based materials, especially activated carbon, are mostly used for adsorption purposes. However, there is a notable lack on adsorption of SO₂ on graphene oxide (GO) fibers and fiber web surface. In this study, the effect of addition of activated carbon, pH of GO dispersions, hydrazine reduction and oxygen/argon plasma treatment on SO₂ adsorption of GO fiber web surface were evaluated. It was seen that GO fiber web surface with activated carbon provides high SO₂ adsorption (896 mg SO₂/g) which is very higher than many of carbon based materials presented in the literatures. Single coagulation bath increases surface roughness of fiber and provides higher functional group than three coagulation baths leading to higher SO₂ adsorption capacity.     

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。     

基于氧化石墨烯的表面增强拉曼光谱技术在食品污染物检测中的应用

表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy, SERS)通过吸附表面的目标分子来增强拉曼散射,能够以高灵敏度、高特异性和高选择性检测目标分子,已成为快速检测食品污染物的一种常见技术。SERS技术的发展很大程度上依赖于SERS基底的构建与发展,常用的SERS基底材料主要为贵金属(Au、Ag和Cu),并且氧化石墨烯(graphene oxide, GO)也是一种具有拉曼活性的探针分子,可通过与贵金属的协同作用来增强表面增强拉曼光谱的信号,此外GO材料本身的自清洁性、稳定性和优越的分子吸附特性等,使得基于GO的SERS生物传感器的开发成为研究的热点。本文系统地介绍了GOSERS基底材料,综述了其在多种农药、霉菌毒素和非法添加剂等食品污染物检测中的研究应用,并对其应用进行总结和前景展望。本文旨在为GO SERS传感器的应用研究提供参考。     

石墨烯整理蚕丝织物的导电性能

为获得耐水洗和高导电的纺织材料,采用原位还原法将氧化石墨烯(GO)用于蚕丝织物的导电整理。探究了GO 质量浓度、GO 溶液pH 值、还原剂用量、超声时间和十二烷基苯磺酸钠质量浓度等对蚕丝织物导电性能的影响,分析了还原氧化石墨烯(rGO)导电蚕丝织物的导电耐久性,并借助扫描电子显微镜对织物形貌进行表征。结果表明：在GO 质量浓度为15 g/ L,GO 溶液pH 值为5,还原剂质量浓度为5 g/ L,超声时间为30 ~ 60 min 时,采用原位还原法还原吸附GO 并烘干的蚕丝,其表面电阻值降低至1. 372 kΩ/ cm,导电性优良;蚕丝表面被GO 完全覆盖,经20 次水洗或机械摩擦后蚕丝织物依然保持较好的导电性能。     

GO/PI复合纳米纤维的制备及其过滤性能研究

为制备高过滤效率、低过滤阻力的空气过滤材料,将氧化石墨烯纳米颗粒(GO)掺杂到聚酰亚胺(PI)纺丝溶液中,制备氧化石墨烯/聚酰亚胺(GO/PI)复合纳米纤维过滤材料。通过观察其形貌、过滤性能来确定最优纺丝工艺参数。结果表明:当PI质量分数为30%,GO质量分数为1%,纺丝电压为25 kV,接收距离为20 cm时,复合纳米薄膜的纤维形貌较好,过滤性能优良。与PI纯组分纳米纤维过滤材料相比,GO/PI复合纳米纤维过滤材料的过滤性能更好,制得GO/PI复合纳米纤维膜的平均孔径为1.8μm,过滤效率为99.68%,过滤阻力仅为85.35 Pa。