氧化石墨烯功能材料的研制及其对铜、镍等离子吸附性能研究

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1、学校代号１０５３２学号Ｂ１１１１００５８＾分类号密级＃ＨＵＮＡＮＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ博士学位论文氧化石墨烯功能材料的研制及其对铜、镍等离子吸附性能研究学位申请人姓名杨焰培养单位化学化工学院导师姓名及职称旷亚非教授学科专业化学工程与技术研究方向应用化学论文提交日期２０１７年１１月１３日湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研宄所取得的研宄成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何

2、其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品，。对本文的研宂做出重要贡献的个人和集体均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名曰期：知年以月心日＾学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅６本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学

3、位论文属于１、保密□，在年解密后适用本授权书。“”２、不保密Ｚ（请在以上相应方框内打Ｖ）作者签名Ｕ：彳曰期：年月＜曰＾导师签名：日期年ａ月学校代号：10532学号：B11110058密级：湖南大学博士学位论文氧化石墨烯功能材料的研制及其对铜、镍等离子吸附性能研究学位申请人姓名：杨焰导师姓名及职称：旷亚非教授培养单位：化学化工学院专业名称：化学工程与技术论文提交日期：2017年11月13日论文答辩日期：2017年10月21日答辩委员会主席：SynthesisandAppl

4、icationofGrapheneOxideBasedFunctionalMaterialsinAdsorptionofHeavyMetalCopper、NickelIonsbyYANGYanB.E.(HunanUniversity)1999M.S.(CentralSouthUniversityofForestryandTechnology)2010AdissertationsubmittedinpartialsatisfactionoftherequirementsforthedegreeofD

5、octorofEngineeringinChemicalEngineeringandTechnologyintheGraduateSchoolofHunanUniversitySupervisorProfessorKuangYafeiMarch,2017博士学位论文摘要水体污染是人类所面临的重大环境问题之一，在其众多的污染源中危害尤为突出的当属重金属离子。重金属离子能在生物体体内富集，从而对生物体的器官及组织造成巨大伤害。常用的含重金属离子废水处理方法较多，其中，吸附法由于具有操作成本低、效率高，

6、产生淤泥少等优势，是目前最经济、有效的废水处理方法。吸附法要求吸附剂材料具有比表面积大、吸附位点多、化学性质稳定等特点。近年来，氧化石墨烯（GO）在环境保护领域显示出了巨大的应用潜力。氧化石墨烯是一种具有巨大比表面积和丰富含氧官能团的二维纳米材料，与传统吸附剂相比，氧化石墨烯表面上的含氧官能团如羟基、羧基、环氧基等能与重金属离子通过螯合作用结合，这使得氧化石墨烯具有很好的吸附性能。通过化学改性提高GO表面含氧官能团的数量，是提高其吸附能力的重要途径。本文采用多种方法合成了一系列氧化石墨烯基功能材料

7、，对所制备材料的形貌、结构等进行了表征，研究了氧化石墨烯基功能材料对水中铜、镍离子的吸附性能，具体研究结果如下：（1）采用改进的Hummers法制备了不同氧化程度的氧化石墨烯材料，并将其应用于废水中重金属铜离子、镍离子的吸附研究。采用X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）、红外光谱（FT-IR）、扫描电镜（SEM）、比表面积测试法（BET）以及热重（TG）等对不同氧化程度的GO进行了表征，并确定了较优的GO制备工艺。对影响氧化石墨烯吸附铜、镍离子效果的各种因素，如溶液pH、吸附时间、离子

8、初始浓度以及吸附剂用量等进行了研究，通过吸附—解吸实验研究了氧化石墨烯的重复利用性能。结果表明：不同氧化时间所得GO的XRD、XPS图谱显示原石墨基面衍射峰消失，经48小时二次氧化所制备的GO层间距最大为1.02nm，其O/C比也最大，表明氧化程度较好；此条件下制备的GO表现出了较好的红外活性，说明经氧化后在石墨基面上键合了较多的羧基、羟基、环氧基等含氧官能团，TG曲线也说明了这一点；SEM及BET分析显示GO表面结构与文献描述一致，呈现二维平面结构，但是其比表面积并不大。当溶液p