PDA/RGO复合材料对水中Fe（Ⅲ）的吸附行为

将多巴胺与氧化石墨烯纳米片层接枝复合制备了聚多巴胺/还原氧化石墨烯（PDA/RGO）复合材料,通过XRD、FTIR、FESEM和XPS等对该复合材料的结构和表面性质进行表征,并研究了其对水中Fe（Ⅲ）的吸附性能,考察了pH、吸附剂用量、吸附时间、Fe（Ⅲ）浓度和温度对其吸附性能的影响。结果表明：通过多巴胺与氧化石墨烯的仿生复合成功制备出具有优良吸附性能的PDA/RGO复合材料。pH为2,293 K时,该吸附材料对水中Fe（Ⅲ）的最大吸附量为59.1 mg·g^-1,其吸附等温线符合Freundlich方程,吸附动力学可用准二级动力学方程来描述。吸附热力学研究表明该复合材料对Fe（Ⅲ）的吸附过程为自发吸热过程,呈现非均质吸附特性。作为一种新型吸附材料,该复合材料在Fe（Ⅲ）等金属污染废水处理中将具有潜在的应用前景。     

氧化石墨烯/二氧化硅纳米材料吸附铬离子的性能研究

采用一种简便新方法制备了氧化石墨烯/二氧化硅(GO/SiO₂)复合纳米吸附剂，用傅里叶红外光谱(IR)和X射线衍射(XRD)进行了表征。研究了GO/SiO₂复合纳米材料对铬离子(VI)吸附性能，采用动力学分析，等温线模型评价了其吸附过程。结果表明：在pH值=4时，GO/SiO₂复合纳米材料对Cr(VI)最大吸附量为181.81 mg/g,其吸附过程符合准二级动力学和Langmuir等温模型。     

TiO2改性石墨烯电极电吸附去除污水中NH4+

通过水热法制备得到TiO₂改性石墨烯复合材料（RGO/TiO₂）,考察了其形貌结构和电化学性能。将其组装成电极,对比未改性石墨烯（RGO）电极和RGO/TiO₂电极的电吸附NH₄⁺性能。重点考察外加电压、循环流速、初始浓度等工艺参数对RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺的影响,并对其电吸附NH₄⁺特性和对模拟实际含NH₄⁺废水深度脱NH₄⁺效果进行研究。结果表明：RGO/TiO₂复合材料具有三维孔洞结构,比表面积为382.08 m²·g^-1,比电容量在扫速为0.01 V·s^-1时达到325.80 F·g^-1,优于RGO材料。RGO/TiO₂电极的初次电吸附量较RGO电极提升了28.3%,循环再生吸附10次后,RGO/TiO₂电极的NH₄⁺吸附量仅降低了5.87%,循环再生吸附性能优于RGO电极。外加电压2.0 V、循环流速35 ml·min^-1和NH₄⁺初始浓度1.0 mmol·L^-1为RGO/TiO₂电极的最佳NH₄⁺电吸附条件。RGO和RGO/TiO₂电极电吸附NH₄⁺过程符合准一级动力学模型和Freundlich等温吸附模型,电吸附NH₄⁺为非均匀表面的多层吸附行为,以物理吸附为主。RGO/TiO₂电极4级串联时对模拟实际含NH₄⁺炼油净化水的去除率达到86.84%。     

羧基化磁性Fe3O4复合材料的制备及其对水体中Pb2+的吸附研究

以采用共沉淀法制备的磁性Fe₃O₄为核,通过硅烷化及酰胺化反应,制备了羧基化磁性Fe₃O₄复合材料（Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH）,通过红外光谱仪（FTIR）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、磁强度计（VSM）和X射线衍射仪（XRD）等对复合材料的结构进行了表征,并对不同作用条件下Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺的效果及Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH的重复使用效能进行了研究。结果表明,具有Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH结构的复合材料已被成功被制备,且该材料仍然能够实现快速磁性分离;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的静态吸附动力学数据更符合准二阶动力学,吸附时间为100 min、pH=4.5、Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH用量为1.0 g/L时,Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的最大吸附容量为208.7 mg/g,且Langmuir方程更能描述该吸附等温过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附是吸热过程;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH对Pb²⁺的吸附量随时间延长先增加后趋于稳定,随pH值的增加先增加后减小;相比于一价阳离子,溶液中二价Ca²⁺、Mg²⁺的存在对吸附反应具有一定抑制作用;Fe₃O₄?SiO₂?NH?COOH吸附Pb²⁺后可洗脱再生,连续重复使用6次后对Pb²⁺的去除率仍大于50 %。     

氧化石墨烯-TiO2复合材料对三种染料的吸附动力学及光催化性能

通过在氧化石墨烯分散溶液中水解钛酸丁酯成功制备氧化石墨烯-TiO₂复合材料（GO-TiO₂）,采用傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、X射线光电子能谱（XPS）、全自动比表面及孔径分析仪（BET）和紫外-可见漫反射光谱（UV-vis DRS）等对样品进行了表征。研究了GO10-TiO₂对亚甲基蓝（MB）、甲基橙（MO）和罗丹明B（RhB）3种染料的吸附动力学和光催化性能。结果表明：TiO₂颗粒均匀地附着在GO片层表面;GO10-TiO₂对3种染料的吸附过程为多层吸附,吸附动力学符合拟二级动力学模型;在25℃条件下GO10-TiO₂对废水中MB、MO和Rh B的吸附因共轭结构、极性等的差异而呈现选择性吸附,吸附容量分别为9.2mg/g、5.4mg/g和23.0mg/g。对3种染料废水的光催化降解效果与吸附性能相关联,吸附容量越大降解效率越高,光催化反应60min时,MB、MO和Rh B降解率分别为89%、75%和98%。     

石墨烯/δ-MnO2复合材料的制备及其超级电容器性能

采用螯合法制备了RGO/δ-MnO₂复合材料,并用X射线粉末衍射（XRD）、低压氮气吸附脱附（BET）、X射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、能谱（EDS）、热重（TGA）对其结构和物相进行表征。采用循环伏安测试（CV）、恒电流充放电（GCD）以及循环测试对所制材料电化学储能进行测试。结果表明RGO/δ-MnO₂复合材料比纯石墨烯和纯δ-MnO₂具有更优异的电化学性能。当电流密度为1 A·g^-1时,RGO/δ-MnO₂复合材料的比电容可达322.6 F·g^-1,比纯δ-MnO₂电极材料高234.2 F·g^-1,比纯石墨烯高212.1 F·g^-1。当电流密度放大10倍后,RGO/δ-MnO₂复合材料的比电容保留率为79.1%。在1000次恒流充放电测试后,比电容为252 F·g^-1（99.6%）,说明该方法制备的RGO/δ-MnO₂复合材料是一种有应用前景的超级电容器电极材料。     

二氧化硅/聚噻吩复合吸附剂处理Pb2+和Cd2+

绿色环保、高效等特点是吸附剂发展的趋势。以溶胶-溶剂热法合成了SiO₂,再与聚噻吩反应合成了SiO₂/聚噻吩复合材料。采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FT-IR)以及Zeta电位对复合材料进行了表征分析。SiO₂/聚噻吩是表面粗糙的球形,且表面带有负电荷。SiO₂/聚噻吩复合材料用于吸附Pb²⁺和Cd²⁺离子,改变吸附过程中的变量来研究吸附过程的影响因素,通过探讨动力学和等温线模型来研究其吸附机理。研究结果表明,pH通过改变SiO₂/聚噻吩表面的电荷数来影响吸附性能,吸附容量与吸附剂的量不呈正相关。同时得知,SiO₂/聚噻吩吸附剂吸附Pb²⁺和Cd²⁺的过程符合拟二级动力学模型及Langmuir等温线模型。根据研究结果提出吸附机理:SiO₂/聚噻吩表面的负电荷吸引带有正电荷的重金属离子,以单分层的化学吸附为主吸附过程。     

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。     

PDA/RGO复合材料对水中Fe(Ⅲ)的吸附行为

将多巴胺与氧化石墨烯纳米片层接枝复合制备了聚多巴胺/还原氧化石墨烯(PDA/RGO)复合材料,通过XRD、FTIR、FESEM和XPS等对该复合材料的结构和表面性质进行表征,并研究了其对水中Fe(Ⅲ)的吸附性能,考察了pH、吸附剂用量、吸附时间、Fe(Ⅲ)浓度和温度对其吸附性能的影响。结果表明:通过多巴胺与氧化石墨烯的仿生复合成功制备出具有优良吸附性能的PDA/RGO复合材料。pH为2,293 K时,该吸附材料对水中Fe(Ⅲ)的最大吸附量为59.1 mg·g~(-1),其吸附等温线符合Freundlich方程,吸附动力学可用准二级动力学方程来描述。吸附热力学研究表明该复合材料对Fe(Ⅲ)的吸附过程为自发吸热过程,呈现非均质吸附特性。作为一种新型吸附材料,该复合材料在Fe(Ⅲ)等金属污染废水处理中将具有潜在的应用前景。     

全固态Z-Scheme光催化剂MoS2/RGO/Fe2O3的构筑及性能

开发利用太阳能解决日益严重的环境危机迫在眉睫,为了提高对太阳光的利用率和光催化剂的性能,采用原位生长并结合表面静电吸附的方法制备三元复合材料,先利用水热合成MoS₂/RGO二元异质结复合材料,再根据材料等电点调变溶液pH值制造MoS₂与Fe₂O₃表面电荷同性、而与RGO表面电荷异性,进而构筑MoS₂/RGO/Fe₂O₃全固态Z-Scheme光催化剂。通过扫描电镜和透射电子显微镜观察发现,MoS₂纳米花球和Fe₂O₃纳米颗粒均匀分布在二维片层结构的电子介体RGO表面,MoS₂和Fe₂O₃分别与RGO形成稳定的异质结构,充分证明此种方式构建复杂三元复合材料的可行性。RGO基全固态Z-Scheme光催化剂在模拟太阳光照射下具有优异的光催化还原降解性能,以无机重金属Cr（VI）溶液作为降解指示剂,60min内全固...     

氧化铁/石墨烯原位复合物对铬酸钾吸附性能研究

采用共沉淀法制备Fe_3O_4磁性纳米颗粒以及通过原位生长法制备Fe_3O_4与氧化石墨烯的复合物,并加入十六烷基三甲基溴化铵形成共价键交联反应化合物。采用X射线衍射仪和透射电子显微镜表征样品的形貌与尺寸,并以铬酸钾为吸附对象,研究吸附温度、吸附时间和溶液p H值对Fe_3O_4吸附性能的影响。结果表明,椭圆形颗粒的Fe_3O_4尺寸约(10~15)nm,与氧化石墨烯复合后,分散性明显提高;在室温和p H=3.5条件下,以Fe_3O_4与氧化石墨烯的质量比2∶1复合物作为吸附剂对铬酸钾的吸附效果达到最佳,每克的吸附容量可达251 mg;复合物经过磁分离、反复吸附循环实验6次后,对铬酸钾的吸附率仅下降10个百分点。     

Removal of ammonium ions in wastewater by electrosorption with TiO2 modified graphene electrode

In this study, the TiO₂ modified graphene composite material (RGO/ TiO₂) was prepared by hydrothermal method, and its morphological structure and electrochemical properties were investigated. Then RGO/TiO₂ material was assembled into electrode, and NH₄⁺ ions electrosorption efficiencies of unmodified graphene (RGO) electrode and the RGO/TiO₂ electrode were compared. The effects of applied voltage, circulating velocity and initial concentration on NH₄⁺ ions electrosorption by RGO/TiO₂ electrode were investigated. The characteristics of NH₄⁺ ions electrosorption and the effect of advanced NH₄⁺ ions removal from simulated actual wastewater containing NH₄⁺ ions were also studied. The results showed that the RGO/TiO₂ composite material had a three-dimensional pore structure with specific surface area of 382.08 m²·g^-1 and specific capacitance of 325.80 F·g^-1 at a scan rate of 0.01 V·s^-1, which were better than those of the RGO material. The initial adsorption capacity of RGO/TiO₂ electrode was 28.3% higher than that of RGO electrode. After 10 cycles of regeneration adsorption, the adsorption capacity of NH₄⁺ ions of RGO/TiO₂ electrode only decreased 5.87%, and its cyclic regeneration adsorption property was better than that of RGO electrode. In addition, the applied voltage 2.0 V, circulating velocity 35 ml·min^-1 and initial concentration 1.0 mmol·L^-1 were the optimal NH₄⁺ ions electrosorption conditions for RGO/TiO₂ electrode. The electrosorption process of NH₄⁺ ions by RGO and RGO/TiO₂ electrodes was in accordance with the quasi-first-order kinetic model and the Freundlich isothermal adsorption model. The electrosorption of NH₄⁺ ions was a multi-layer adsorption behavior on heterogeneous surface and physical adsorption was the dominant. When the RGO/TiO₂ electrode was connected in 4-stage series, the removal efficiency of simulated actual NH₄⁺ refining purified water reached 86.84%.     

磁性Fe3O4@SiO2@介孔SiO2空心微球的制备及漆酶固定化

磁性介孔二氧化硅复合材料作为酶固定化载体具有优异的酶固定化性能和良好的磁分离性能,受到国内外学术界广泛关注。本文在自制的β-FeOOH空心微球表面上包覆致密的SiO₂保护层,在酸性条件下以P123为模板剂,十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为辅助导向剂成功制备出了磁性β-FeOOH@SiO₂@介孔SiO₂空心复合微球,最后在还原气氛下煅烧得到Fe₃O₄@SiO₂@介孔SiO₂空心微球。结果表明,所制备的Fe₃O₄@SiO₂@介孔SiO₂微球空心结构未坍塌,具有规整的球形结构,介孔SiO₂壳层（平均厚度约为11nm）均匀地包覆在β-FeOOH@SiO₂中空微球表面。伴随着CTAB量的增加,微球的最可几孔径由4.30nm减小到3.19nm,比表面积从376m²/g升高到640m²/g,孔容从0.36cm³/g升高到0.56cm³/g。复合微球的饱和磁化强度为11.3emu/g,矫顽力为111.5Oe,外加磁场作用下可以实现样品的快速分离,且样品的再分散性良好。当介孔孔径为4.30nm时,Fe₃O₄@SiO₂@介孔SiO₂空心复合微球漆酶固定量高达234mg/g。固定化漆酶在不同pH、温度下的活性显著优于游离酶。     

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 kJ·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。     

纳米粒子对熔盐复合蓄热材料热物性的影响

为了得到SiO₂纳米粒子含量对SiO₂/NaNO₃-KNO₃/EG复合蓄热材料比热容和热导率的影响，通过机械分散法，采用NaNO₃-KNO₃和不同质量分数（0.1%，0.5%，1%，2%，3%）的SiO₂纳米粒子所形成的熔盐纳米材料作为蓄热材料，膨胀石墨（EG）作为基体材料，制备出纳米SiO₂/NaNO₃-KNO₃/EG复合材料。对复合材料的比热容和热导率进行了测量，同时用扫描电镜对其微观结构特征进行了分析。结果表明，SiO₂纳米粒子的质量分数为1%时，复合材料的平均比热容和热导率分别为3.92 J/(g·K)和8.47 W/(m·K)，与其他纳米SiO₂添加比例相比，其比热容和热导率分别提高了1.37～2.17倍和1.7～3.2倍。这是由于复合材料表面会形成高密度的网状结构，这种具有较大比表面积和高表面能的特殊纳米结构可以提高复合材料的比热容和热导率。     

SiO2/Zn2SnO4/环氧丙烯酸酯涂层的阻燃性能

为了探究复合纳米颗粒对环氧丙烯酸酯（EA）涂层阻燃性能的影响，以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）和正硅酸乙酯（TEOS）为原料合成了介孔二氧化硅纳米颗粒，以ZnCl₂和SnCl₄·5H₂O为原料合成了锡酸锌（Zn₂SnO₄）纳米颗粒，将它们复合制成了介孔二氧化硅/锡酸锌复合纳米颗粒（SiO₂/Zn₂SnO₄），并用X射线粉末衍射仪（XRD）、透射电镜（TEM）对其表征。将所制的纳米颗粒（介孔SiO₂、Zn₂SnO₄、SiO₂/Zn₂SnO₄）与丙烯酸、丙烯酰胺、EA复合，经UV光固化制备出3种涂层（SiO₂/EA、Zn₂SnO₄/EA、SiO₂/Zn₂SnO₄/EA），通过紫外-可见光谱仪、差示扫描量热仪（DSC）及氧指数测定仪等对涂层的透光率、热稳定性、阻燃性能进行测试。结果表明：SiO₂/Zn₂SnO₄/EA涂层的综合性能较佳，当SiO₂/Zn₂SnO₄质量分数为4.85%时，该涂层的热稳定性及阻燃性能最佳，其极限氧指数、燃烧级别、残炭率（500℃下马弗炉煅烧）和硬度分别为31、V-0、17.32 % 及6H。     

聚乙烯醇-SiO2/聚酯无纺布膜的制备及性能研究

采用聚酯无纺布(PET)作为支撑层,利用相转换法在PET表面制备聚乙烯醇(PVA)或PVA-SiO₂活性层,得到了PVA/PET复合膜与PVA-SiO₂/PET复合膜。考察了2种复合膜的过滤性能和污染行为。结果表明,PVA中加入质量分数4%纳米SiO₂颗粒,复合膜的接触角降至33.1o,亲水性显著增强,而膜孔径减小至3.1 nm,降低了85.5%,PVA/PET超滤膜转变为PVA-SiO₂/PET纳滤膜(0.6 L/(m²·h))。PVA-SiO₂/PET复合纳滤膜对海藻酸钠的抗污染性能较强。纳米SiO₂对复合膜的污染机制无明显影响,模拟污染物对复合膜的污染机制以标准堵塞为主。