钴铁氧体/磺化石墨烯的制备及其对染料的吸附性能研究

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石墨烯材料作为一种新型的吸附材料,其在吸附领域的研究是近几年来研究的热点之一。为解决石墨烯及其改性材料对有机物吸附能力有限、分散性差及可回收利用性差等问题,本课题采用溶剂热法制备了强磁性的钴铁氧体/磺化石墨烯(Co Fe2O4/GS)材料,并研究其对有机染料的吸附性能。采用氧化石墨烯(GO)作为原料进行磺化处理,得到磺化石墨烯(GS),并与Co2+、Fe3+结合形成纳米复合材料。通过考察溶剂热合成的条件(溶剂、温度)对Co Fe2O4/GS形貌和水中分散性的影响,确定了最佳的合成条件(V乙二醇:V=3:1,150℃,10 h)。以亚甲基蓝(MB),甲基橙(MO),罗丹明B(RhB),甲基红(MR)这四种不同的阴阳离子染料作为吸附质,研究CoFe2O4/GS对不同染料的吸附性能。实验结果表明,CoFe2O4/GS对MO和RhB去除率较高,分别为99.5%和99.8%。采用甲基橙和罗丹明B作为吸附质,CoFe2O4/GS作为吸附剂,研究不同条件下吸附剂对阴阳离子染料的去除效果。实验结果表明吸附剂材料、吸附剂用量、溶液p H值及吸附时间等对实验结果均有较大的影响。该吸附过程符合Langmuir吸附模型,其吸附动力学符合准二阶动力学模型,热力学计算结果显示该吸附过程是自发吸热过程。本课题通过对CoFe2O4/GS材料的微观结构与氧化石墨烯、磺化石墨烯的结构相比较,分析合成产物对有机染料的吸附机理,对有机染料具有好的去除效果提供合理解释。结果表明,CoFe2O4/GS对MO及RhB的吸附机理为静电吸引力和π-π堆积作用。
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