论文部分内容阅读
近年来,环境污染问题已经成为了人类必须面对的主要问题。如何高效解决水污染问题已经引起了人们广泛的关注。迄今为止,人类已经采用了很多先进的技术用来处理污水中的有机染料和重金属离子,比如共沉淀,电渗析,絮凝,离子交换,反渗透和吸附等。在这些方法当中,光催化和吸附是最有效的方法,因为这两种方法易于操作,成本低,效益高,并且能够广泛使用。石墨烯基材料作为一种新型的复合材料,因具有表面积大,电子传输性能优异、绿色廉价等优点,受到了广大科研工作者们的青睐,被广泛应用于光催化降解和吸附等领域。基于此,本文首先制备得到巯基乙胺修饰的氧化石墨烯(GO-SH),然后在GO-SH表面负载上Fe3O4纳米粒子得到磁性的GO-SH-/Fe3O4材料,并研究了 GO-SH/Fe3O4吸附水溶液中Ag+的性能;采用一步水热法制备掺杂不同比例二硫化钼(MoS2)的MoS2rRGO复合水凝胶,重点研究了 MoS2-RGO复合水凝胶对有机染料亚甲基蓝(MB)的光催化降解性能,并且也进行了部分电化学性能的研究;采用一步水热法将GO溶液,MoS2溶液和壳聚糖(CS)溶液一步制得GO-MoS2-CS复合水凝胶,研究了该复合水凝胶对MB的吸附性能。本课题的主要研究内容及结论如下:1.第一步,采用改进的Hummers法合成了 GO,然后用巯基乙胺和石墨烯上的羧基进行反应,得到GO-SH。接着,用共沉淀法在GO-SH表面负载上Fe304纳米粒子。通过FT-IR、TGA、TEM和XPS等测试方法对GO-SH/Fe3O4复合材料进行了表征。最后,研究了 GO-SH/Fe304吸附Ag+的性能。结果表明GO-SH对Ag+的平衡吸附量为68.2 mg·g-1,而未改性的GO对Ag+的平衡吸附量为40.3 mg·g-1。实验结果表明,GO-SH对Ag+的吸附效果比GO对Ag+的吸附效果好。而且,GO-SH/Fe3O4复合材料具有良好的超顺磁性,这表明GO-SH/Fe3O4吸附剂可以很方便的进行回收处理。2.采用氧化还原法制备得到GO,用锂离子插层法制备得到片层的MoS2。随后采用一步水热法制备掺杂不同比例的MoS2-RGO复合水凝胶。重点研究了MoS2-RGO复合水凝胶对MB的光催化降解性能,并且也进行了部分电化学性能的研究。结果表明MoS2和GO在水凝胶中分散的很好。MoS2-GO复合水凝胶对MB溶液具有很好的光催化降解性能(60 min降解率达到99%)。这是因为MoS2的引入提高了光生电子的数量;石墨烯作为一个优良的导体,可以及时地转移走光催化过程中的光生电子,使得光生电子-空穴对重新复合的几率大大降低了。3.首先,制备出片层的GO和MoS2。然后采用一步水热法将GO溶液,MoS2溶液和CS溶液一步制得GO-MoS2-CS复合水凝胶,并用FT-IR、SEM、TGA和XRD等对其进行了表征。研究了该复合水凝胶对MB溶液的吸附性能,结果表明GO-MoS2和GO-MoS2-CS复合水凝胶对MB的平衡吸附量分别为136.01 mg/g和206.16 mg/g。这说明GO-MoS2-CS复合水凝胶对MB具有更好的吸附性能。经过两次循环之后,GO-MoS2-CS复合水凝胶对MB的吸附量仍能达到初始平衡吸附量的73%。由于MoS2具有的光催化性能,而GO又可以及时的转移光生电子,提高MoS2的催化性能,这就使得该复合水凝胶在光照下就可以降解其吸附的MB,代替了传统吸附剂需要用酸性或碱性溶液进行解吸附。该操作简单绿色,便于吸附剂循环利用。