氧化程度对氧化石墨烯吸附亚甲基蓝性能的影响

基于改进Hummers法,调控氧化剂KMnO_4用量制备了不同含氧官能团含量的氧化石墨烯(GOs)。采用XRD、XPS、AFM和FTIR分析了KMnO_4用量对GOs的结构特征、含氧官能团类型及含量的影响,研究了氧化程度对GOs吸附亚甲基蓝(MB)性能的影响。结果表明:KMnO_4用量对GOs-n(n=2,3,4)的含氧官能团类型和含量有显著影响;MB最大饱和吸附量依次为728.44、965.63和807.29 mg·g~(-1),与Langmuir模型单分子层饱和吸附量的标准差为3.6%、3.7%和4.2%,吸附动力学过程符合准二级动力学模型,R~20.99。以GOs结构层上去质子化的羟基(—C—O~-)和羧基(—COO~-)为主要活性位点与MB发生化学控速的单分子层放热吸附,吸附热在20~27 kJ·mol~(-1)之间;低氧化程度的GOs以离子交换吸附为主导,吸附性能与GOs结构中—C—O(H)和—COO(H)的总量呈正相关。随氧化程度加深,GOs结构中环氧基(C—O—C)和羰基(C═O)以氢键作用吸附MB对吸附量的影响凸显。