改性石墨烯_MnFe2O4复合物的高效制备及水污染净化应用

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1、分类号：学校代码：10165密级：学号：201511000680硕士学位论文改性石墨烯/MnFe2O4复合物的高效制备及水污染净化应用作者姓名：彭喜月学科、专业：化学、无机化学研究方向：无机材料导师姓名：曲江英副教授2018年6月辽宁师范大学硕士学位论文摘要石墨烯是碳家族材料中一颗冉冉升起的新星，它集多种优异特性于一身，在水体环境修复领域展现无限潜力。本文对石墨烯进行改性并负载磁性MnFe2O4进行功能补强，通过对石墨烯基材料的维度调控和结构组装，开发出磁性石墨烯/MnFe2O4（RGO/MnFe2O4）纳米复合材

2、料和氧化石墨烯/MnFe2O4（GO/MnFe2O4）宏观体迷你马达，并针对所得材料在催化染料降解和重金属离子吸附中的应用性能进行研究。主要内容如下：1.以改进的Hummers法制备的GO/MnSO4原液为主要原料，充分利用原液中的Mn2+，只需外加Fe2+和碱液水热原位制备磁性RGO/MnFe2O4纳米复合物。该催化剂的合成工艺有效避免了GO分离过程中存在的耗时繁琐、原料浪费和二次污染等问题。室温条件下采用亚甲基蓝（MB）染料作为典型的降解对象，研究此材料对有机染料的异相Fenton催化能力。测试结果表明，RGO

3、/MnFe2O4-75复合物在130min即可完全降解目标染料，具有优异的催化降解MB能力，而催化剂磁性优势保证了催化剂的简易高效分离，最大限度增加催化剂的循环使用次数。基于实验机理分析，RGO与MnFe2O4的协同作用以及MnFe2O4中的双金属协同作用为提高复合物的催化性能奠定了坚实基础。2.以GO为前驱体，纳米MnFe2O4为辅助原料、苯胺为交联剂，在室温条件下利用电动搅拌为分子交联键合提供流体剪切力，在此基础上结合室温干燥过程中固-液界面产生毛细作用实现三维空心碗状GO/MnFe2O4宏观体迷你马达的可控构

4、筑。将GO/MnFe2O4用于水中第一类重金属铅和镉的“吸附-再生-循环”研究来评估其处理重金属离子废水的潜能。实验结果表明，GO/MnFe2O4迷你马达完美融合了GO的吸附性及MnFe-12+2+2O4的磁性和催化性，对100mgLPb和Cd的吸附效率分别在150min和180min内达到100%，用0.2MHCl对吸附剂进行脱附再生，连续循环使用五次后吸附率仍保持99.8%，展现出较好的稳定性。此外，利用MnFe2O4的催化分解H2O2的能力和磁性响应能力分别在宏观环境和微通道环境中研究其气泡驱动和磁场诱导靶向

5、运动的特征，在水体环境修复领域展现出无限的应用价值。关键词：石墨烯/MnFe2O4；纳米复合物；人造马达；Fenton反应；重金属吸附I改性石墨烯/MnFe2O4复合物的高效制备及水污染净化应用EfficientFabricationofMagneticFunctionalGraphene/MnFe2O4HybridsandtheirApplicationsforWastewaterTreatmentAbstractGraphene,arisingstarinthefamilyofcarbonmaterials,h

6、asshowngreatpotentialinthefieldofwastewaterenvironmentalremediationthankstoitsuniquetwo-dimensionalstructureandexcellentphysicalandchemicalproperties.Inthisthesis,twokindsofmodifiedgraphenematerialssuchasmagneticreducedgrapheneoxide/MnFe2O4(RGO/MnFe2O4)nanocom

7、positesandthree-dimensional(3D)grapheneoxide(GO/MnFe2O4)mini-motorshavebeenfabricatedthroughlow-costandenvironment-friendlyroutes.RGO/MnFe2O4asheterogeneousFenton-likecatalystsforthedegradationoforganicdyesandGO/MnFe2O4asabsorbentfortheadsorptionofheavymetalio

8、nswereinvestigated.Themaincontentsarebrieflysummarizedasfollows:1.RGO/MnFe2O4hybridshavebeensynthesizedusinganenvironmentallybenignmethodwhereMnSO4derivedfromthemodifiedHummersmeth