胺基功能化石墨烯的制备及对染料的吸附性能

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1、胺基功能化石墨烯的制备及对染料的吸附性能摘　要【摘要】功能化石墨烯材料能快速对目标分子进行吸附分离，有效的用于在较短的时间内处理大量的废水，并且具有低毒、价格低廉、对生态环境友好等特点。本文合成了功能化石墨烯纳米材料(G-ethylenediamine)，并以此作为吸附剂，建立了分散固相萃取环境水样中的甲基橙（MO）的新方法。通过紫外光谱（UV）、XRD、红外光谱(FT-IR)对吸附剂进行表征。考察了功能化石墨烯用量、吸附时间、pH、盐类等对吸附性能的影响。结果表明，在5.0mgG-ethylenediamine纳米材料中，吸附时间为60min，pH为2.0的溶液中，甲基橙的吸附率达到最高

2、88.2%。甲醇可有效洗脱吸附在G-ethylenediamine纳米材料表面的甲基橙，回收后的吸附剂可再利用。【关键词】功能化石墨烯纳米材料；染料；甲基橙；吸附；洗脱中图分类号：Abstract【ABSTRACT】Functionalizedgraphenematerialcanquicklyabsorbandseparatetargetmolecule,anditwasusedtohandlethelargeamountofwastewaterinashorterperiodoftime,andhaslowtoxicity,lowcost,eco-friendlyfeatures.Fu

3、nctionalizedgraphenenanomaterials(G-ethylenediamine)wassynthesizedandusedasanadsorbentforthedispersivesolid-phaseextractionofmethylorange(MO)fromenvironmentalwater.UV,FT-IRandX-raydiffractionwereusedtoinvestigatethechemicalstructureofG-ethylenediaminenanocomposite.TheeffectsofpH,adsorption,pHtimea

4、ndaddedsaltontheadsorptionofMOwereexamined,respectively.ResultsshowedthatthequalityofG-ethylenediamineis5.0mg,thebalanceadsorptiontimeis60min,inanaqueousphaseofpH2.0,thehighestadsorptionefficiencyachieved88.2%.AbsolutemethylalcoholwaseffectiveinelutingMOontheG-ethylenediamineandcanrealizetherecycl

5、ingofadsorbent.TheG-ethylenediamineadsorptMOfollowedLangmuiradsorptionisothermwithamaximumadsorptioncapacityof79.6mg/gandaLangmuiradsorptionequilibriumconstantof5.39mL/μg.【KEYWORDS】G-ethylenediaminenanocomposite;Synthesis;Diethylstilbestrol;Adsorption;Elution1.绪论1.1石墨烯及功能化石墨烯结构和特点1.1.1石墨烯的结构和特点石墨烯

6、，一种新型的单原子厚的两维石墨碳系统，是材料科学的地平线上冉冉升起的新星。由于迷人的机械，电气，热和光学性质和潜在的在纳米电子学，传感器，催化，电池和超级电容器和晶体管的应用，近年来石墨已收到密集关注。比较碳碳纳米管（CNTs），石墨具有完善的sp2杂化的碳纳米结构和较高的比表面积，可很容易通过一个简单的天然石墨氧化，以较低的成本过程获得。此外，通过化学氧化法的修改，使富含有氧功能团出现在石墨氧化物（GO）表面。这种独特的表面属性使他们的理想机能加强，得到更广泛的应用。图1.1石墨烯的基本结构示意图[1]Fig1.1Schematicillustrationofgraphene1.1.2功

7、能化石墨烯的制备石墨烯的共价键功能化是目前研究最为广泛的功能化方法。尽管石墨烯的主体部分由稳定的六元环构成，但其边沿及缺陷部位具有较高的反应活性，可以通过化学氧化的方法制备石墨烯氧化物(Grapheneoxide)。由于石墨烯氧化物中含有大量的羧基、羟基和环氧键等活性基团，可以利用多种化学反应对石墨烯进行共价键功能化。例如，可以将石墨烯氧化物作为前躯体利用其表面丰富的反应基团进行表面化学修饰，然后再将其还原制备不同的石墨