碳纳米管-石墨烯气凝胶制备及其对水中乳化油的吸附特性

以改进的Hummers-Offeman法制备出的氧化石墨（GO）与羧基化多壁碳纳米管（CNTs-COOH）为原料,聚乙烯吡咯烷酮（PVP）为交联剂,乙二胺（EDA）为还原剂,水热还原法制得羧基碳纳米管-石墨烯复合气凝胶（CGA）。调整GO与CNTs-COOH的质量比获得密度在8.40～14.42 mg·cm^-3之间的气凝胶,并确定在GO：CNTs-COOH=3：1（质量）时得到的气凝胶的机械强度最优。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）对所制备的CGA进行表征,得知GO与CNTs-COOH已成功还原组装成多孔状三维气凝胶结构。以水中乳化柴油作为研究对象,考察CGA样品在不同温度下对乳化柴油的吸附特性。结果表明,CGA的吸附量在前6 min迅速上升,在30 min左右达到吸附平衡,且平衡吸附量随温度升高而增加。吸附过程遵循准二级动力学模型,体系表观活化能为7.10 kJ·mol^-1。利用颗粒内扩散模型分析得出,CGA对乳化油的吸附分为外表面吸附过程和内部孔道吸附过程（内部大孔道吸附、中孔道和微孔道内扩散3个阶段）。     

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 k J·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。     

改性碳纳米管吸附去除水中磷酸盐的研究

以1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺(EDC)为相偶联剂,通过海藻酸钠(SAL)对碳纳米管(CNTs)进行修饰和改性,制备海藻酸钠-碳纳米管凝胶,并研究了海藻酸钠-碳纳米管凝胶对水中磷的吸附特征。实验结果表明磷在海藻酸钠-碳纳米管凝胶中的吸附等温线符合Langmuir方程,吸附过程符合准二级反应动力学模型,溶液p H值显著影响磷在海藻酸钠-碳纳米管凝胶中的吸附效果,在室温、溶液p H值6.5、海藻酸钠-碳纳米管凝胶投入量1.25 g/L、吸附时间120 min条件下,海藻酸钠-碳纳米管凝胶对水中磷的吸附量为86.78 mg/g,水中磷去除率为82.5%。     

聚乙二醇/碳纳米管复合多孔凝胶的合成与表征

将定向冰晶模板致孔技术引入到冰冻聚合过程当中,制备出具有取向性孔结构的聚乙二醇(PEG)多孔凝胶。在凝胶内表面的孔壁上吸附沉积一层致密的碳纳米管(CNTs),得到一种特殊的PEG/CNTs复合多孔凝胶。通过对PEG凝胶的共聚改性,可以使得吸附的CNTs层更加均匀、致密,沉积的CNTs的含量达到1.0%(wt),而未经改性的PEG凝胶只能吸附约0.08%(wt)的CNTs。该复合凝胶在干燥状态下的导电率为1.5×10-1 S·m-1,比相同CNTs含量下,用常规原位聚合方法制备的CNTs复合凝胶的导电率(2.7×10-4 S·m-1)高出3个数量级;比用相同聚合方法制备的未经过改性的复合凝胶(2.9×10-4 S.m-1)也要高出3个数量级。该复合凝胶在充分溶胀状态下的导电率为5.2×10-2 S·m-1,比相同CNTs含量下,用常规原位聚合方法制备的CNTs复合凝胶的导电率高出2个数量级。     

氧化石墨烯/氨基硅氧烷复合气凝胶的制备与性能研究

以氨基硅氧烷、烷基硅氧烷和石墨烯氧化物(GO)为原料,经溶胶-凝胶-冷冻干燥法一锅法制备了一种新型氧化石墨烯/氨基硅氧烷复合气凝胶——本征氨化硅基复合气凝胶;利用红外光谱(IR)、扫描电镜(SEM)、比表面积分析(BET)、热重分析(TG)、CO_2吸附量测试(Quantity Adsorbed of CO_2)对所得气凝胶进行了结构表征确证及性能测试。所得复合气凝胶具有双互穿网络结构,含GO氨化硅基气凝胶样品热分解温度在470℃,无GO氨化硅基气凝胶样品热分解温度为360℃。两者均有较高的热稳定性。在273 K,相对压力为0.033时,无GO氨化硅基气凝胶样品CO_2吸附量为11.60 mg·g~(-1),含GO氨化硅基气凝胶样品CO_2吸附量为11.92 mg·g~(-1)。     

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280g·g~(-1),且每克PGA吸附的有机物的体积为恒定值。关键词:聚乙烯醇;石墨烯;气凝胶;乳液;弹性;复合材料     

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。     

氧化石墨烯/壳聚糖复合气凝胶的制备及对甲基橙吸附性能研究

以氧化石墨烯(GO)和壳聚糖(CS)为原料,采用一步水热法制备了氧化石墨烯/壳聚糖复合气凝胶(GO/CS)。分别研究了制备方法和原料比例对其吸附甲基橙(MO)的影响。结果表明:水热法制得的气凝胶为三维网状结构,且水热法制备的氧化石墨烯/壳聚糖复合气凝胶(GO/CS)较溶胶-凝胶法具有更好的吸附性能,当GO与CS的质量比为10:1时,复合气凝胶对甲基橙去除率最高。     

海藻酸钠/碳纳米管凝胶吸附水溶液Cu~(2+)的研究

以1-乙基-3(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺(EDC)为相偶联剂,通过海藻酸钠(SAL)对碳纳米管(CNTs)进行修饰和改性,制备海藻酸钠/碳纳米管凝胶,用于吸附水中微量Cu2+。考察了溶液pH值、吸附时间、吸附剂量等因素对Cu2+吸附性能的影响。结果表明,利用海藻酸钠对多壁碳纳米管进行改性,提高了分散性、比表面积和孔径。当pH值为5.8时,吸附量随着吸附时间的增长而增大,80 min内达到了吸附平衡,且吸附率随着吸附剂量的增加而增大,表明海藻酸钠修饰后的碳纳米管是一种有效的水溶液中Cu2+吸附剂。     

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。     

多壁碳纳米管/二氧化硅纳米复合材料的制备及其吸油性能

以羧化多壁碳纳米管为基体、纳米硅溶胶粒为增强相,通过一步液相共混方法制备多壁碳纳米管/二氧化硅纳米复合材料。利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)、电子扫描电镜(SEM)、热重(TGA)、孔结构分析(BET/BJH)对其进行了表征。以水中柴油为研究对象考察了该样品对水中柴油的吸附脱除效果,并与纳米二氧化硅胶粒、原生碳纳米管以及活性炭进行对比。结果表明:硅溶胶粒表面修饰后的多壁碳纳米管的聚团行为得以改善,而且材料具有微孔-介孔双孔道结构。对水中直馏柴油的去除率高达97.79%,并于1 h达到吸附平衡。整个吸附过程遵循准二级动力学模型,吸附体系的表观活化能为11.37 k J·mol?1,吸附等温线与Freundlich模型较为吻合,吸附效果明显强于其他3种吸附剂。     

碳纳米管-石墨烯-碳纳米纤维复合电极的制备及应用

配制含乙酸钴和乙酸镍的氧化石墨烯-聚丙烯腈(Co~(2+)-Ni~(2+)/GO-PAN)纺丝液,经静电纺丝技术制成碳纳米级纤维GO-PAN,预氧化和碳化处理GO-PAN得到分级多孔碳纳米管/石墨烯-碳纳米纤维(CNTs/G-CNFs)复合材料,对其结构和性能进行表征。结果表明,GO还原的石墨烯(G)均匀分布CNTs/G-CNFs内部,碳纳米管(CNTs)大量生长在CNTs/G-CNFs表面,使材料比表面积高达223.8 m~2/g。将0.5 g CNTs/G-CNFs组装成电容去离子技术(CDI)电极,在Na Cl的质量浓度为200 mg/L、处理时间为10 min的条件下,对比发现其电吸附脱盐能力高于CNFs和G-CNFs电极,最大除盐量达8.17 mg/g、除盐效率20.47%;并且5次循环使用后,除盐量和除盐效率下降不大,证明这种分级多孔的电极材料具有优异的除盐性能和可再生循环吸附能力。     

新型肿瘤热疗用温敏凝胶的制备与表征

采用化学共沉淀结合水热处理的方法,控制一定的反应条件,制备了碳纳米管/四氧化三铁(CNTs/Fe3O4)热种子材料,然后以壳聚糖温敏凝胶为载体,将CNTs/Fe3O4复合材料分散到凝胶中,制备出微波靶向热疗用碳纳米管-四氧化三铁-壳聚糖温敏凝胶。碳纳米管复合热种子材料在凝胶体系中分布均匀,与载体不发生化学反应,25 W下辐照10 min,当CNTs/Fe3O4复合材料的质量浓度为20 mg/mL时,体系温度在初始温度基础上升高了38.7℃,在微波场中具有良好的产热能力,可以满足微波热疗的要求。     

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...     

聚乙烯亚胺改性碳纳米管对溶液中甲基橙的吸附

由于羧基化碳纳米管孔径结构和表面性质在制备过程中具有广泛的可调控性,通过聚乙烯亚胺(PEI)对其进行化学改性和表面修饰。系统地研究了改性碳纳米管(PEI-CNT/COOH)与污染物吸附特性之间的关系。实验证实PEI-CNT/COOH对甲基橙的吸附符合假二阶方程与Langmuir等温吸附模型。通过研究热力学参数证实PEICNT/COOH对甲基橙的吸附是一个自发放热过程。25℃下,PEI-CNT/COOH对甲基橙的吸附量为1 218.8 mg/g,远远高于未改性CNT/COOH对甲基橙的吸附量(466.6 mg/g)。     

微波辅助制备TiO_2/CNTs复合材料及可见光光催化性能研究

文章以六氟钛酸铵、硼酸、碳纳米管为反应物,在低温(100℃)和常压体系下,采用微波辅助法制备二氧化钛/碳纳米管复合材料(TiO_2/CNTs)光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、场发射扫描电子显微镜(FESEM)及紫外-可见漫反射光谱对TiO_2/CNTs进行表征。采用TiO_2/CNTs为催化剂光催化降解罗丹明B,研究了TiO_2/CNTs的可见光光催化活性。测试结果表明,在可见光照射下制备得到的TiO_2/CNTs具有比Degussa P25光催化剂更优越的光催化降解活性。     

氧化石墨烯对棉秆皮纤维素气凝胶球结构的影响

采用超声分散法将氧化石墨烯(GO)分散到二甲基亚砜中,再将混合液与棉秆皮微晶纤维素(MCC)和氯化1-丁基-3-甲基咪唑([BMim]Cl)溶解液混合,通过垂直悬滴法制备醇凝胶球,用超临界二氧化碳干燥法制备棉秆皮纤维素/氧化石墨烯(MCC-GO)气凝胶球。采用粒径分布软件、SEM、TG、FTIR对样品的形貌结构进行表征。结果表明,当MCC为[BMim]Cl质量的3%时,纤维素醇凝胶球成型效果最好,平均粒径为2.71 mm;随着GO含量(以MCC质量为基准,下同)的增加,醇凝胶球的平均粒径变化不明显,均匀程度降低,确定系数(R2)由0.9985降低到0.8897;而气凝胶球平均粒径随着GO含量的增加先增大后减小,粒径均匀程度降低,R2由0.9915降低到0.6864,当GO含量为6%时,MCC-GO气凝胶球平均粒径最大,为1.79mm,体积收缩率最小,为57.0%。GO的添加增大了气凝胶内部孔隙,改变了孔结构,提高了MCC气凝胶球的热稳定性和吸附能力。     

石墨烯气凝胶的制备及其对六价铬和甲基橙的共吸附性能

利用氧化石墨烯和没食子酸,采用水热合成法制备了石墨烯气凝胶。通过扫描电镜(SEM)、X射线衍射分析(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FTIR)对石墨烯气凝胶进行了表征,并简要分析了石墨烯气凝胶对水溶液中六价铬和甲基橙的同步吸附性能。实验结果表明,石墨烯气凝胶表面疏松多孔,表面官能团丰富。在实验条件下,振荡时间为350 min时,六价铬和甲基橙的吸附量同时达到最大值,分别为39.21 mg/g和125.35 mg/g。六价铬与甲基橙在石墨烯气凝胶表面存在竞争吸附。石墨烯气凝胶具有同步去除水溶液中六价铬和甲基橙的优异性能。