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石墨烯气凝胶作为一类新型的整体性宏观碳材料，由于具有超低的密度、发达的孔隙以及优异的电子迁移率，使其在吸附和催化等领域广阔的应用前景。廉价、简便的功能化可控制备是影响石墨烯气凝胶发展和应用的关键。如何降低石墨烯气凝胶的制备成本、建立对石墨烯气凝胶功能化可控制备的改性策略，对进一步发展高性能复合石墨烯气凝胶具有一定意义。
煤炭是自然界富存且价格低廉的以多环芳烃结构单元为主的含碳材料，在新型碳材料制备中扮演着重要角色。本文以烟煤制石墨为氧化石墨烯原料、羧甲基纤维素（CMC）为增强填料、乙二胺（EDA）为交联剂，通过温和水热法协同冷冻干燥技术合成了煤基氧化石墨烯气凝胶（CGOA）。探索了煤基氧化石墨烯（CGO）在不同水热时间、不同CMC含量下的组装行为。优化后制备的CGOA表现出超低的密度（8.257mg/cm3）以及出色的机械强度（可承受自身1700倍重量），并综合多种表征技术分析了CGOA的成型机理。
选用罗丹明B（RhB）代表有机污染物、Cu2+代表重金属污染物，系统考察了CMC含量、吸附时间、初始浓度、溶液温度、pH值及循环性能对CGOA吸附性能的影响。通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学研究了CGOA的吸附机理。研究发现，CGOA对RhB最大吸附容量为321.50mg/g、对Cu2+的最大吸附容量为33.568mg/g，并且在三个循环后仍然保持超过90％的吸附效率。
以CGOA为TiO2纳米颗粒的载体，通过水热结合冷冻干燥技术合成TiO2/CGO气凝胶光催化剂（TCGA）。通过多种表征技术发现，TiO2以Ti–O–C键键合的方式均匀地锚定在由CMC支撑的CGO片层表面，且TiO2掺杂比例可通过调整TiO2纳米颗粒添加量简单地控制。优化后制备的TCGA-40%对RhB的综合去除能力达到125.07mg/g，比其物理混合物的降解率提高了近16.2%，且光催化活性提高2倍以上。催化过程中，CGO不仅作为担载TiO2的载体，而且通过其表面上的活性位点捕获RhB分子，以促进吸附-光催化协调作用；CGO的三维结构有效促进了TiO2中光生电子的立体转移，从而提高了对RhB的整体去除能力。此外，可回收性研究表明，TCGA在4次使用后仍可保持超过80％的总去除效率。
煤炭是自然界富存且价格低廉的以多环芳烃结构单元为主的含碳材料，在新型碳材料制备中扮演着重要角色。本文以烟煤制石墨为氧化石墨烯原料、羧甲基纤维素（CMC）为增强填料、乙二胺（EDA）为交联剂，通过温和水热法协同冷冻干燥技术合成了煤基氧化石墨烯气凝胶（CGOA）。探索了煤基氧化石墨烯（CGO）在不同水热时间、不同CMC含量下的组装行为。优化后制备的CGOA表现出超低的密度（8.257mg/cm3）以及出色的机械强度（可承受自身1700倍重量），并综合多种表征技术分析了CGOA的成型机理。
选用罗丹明B（RhB）代表有机污染物、Cu2+代表重金属污染物，系统考察了CMC含量、吸附时间、初始浓度、溶液温度、pH值及循环性能对CGOA吸附性能的影响。通过吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学研究了CGOA的吸附机理。研究发现，CGOA对RhB最大吸附容量为321.50mg/g、对Cu2+的最大吸附容量为33.568mg/g，并且在三个循环后仍然保持超过90％的吸附效率。
以CGOA为TiO2纳米颗粒的载体，通过水热结合冷冻干燥技术合成TiO2/CGO气凝胶光催化剂（TCGA）。通过多种表征技术发现，TiO2以Ti–O–C键键合的方式均匀地锚定在由CMC支撑的CGO片层表面，且TiO2掺杂比例可通过调整TiO2纳米颗粒添加量简单地控制。优化后制备的TCGA-40%对RhB的综合去除能力达到125.07mg/g，比其物理混合物的降解率提高了近16.2%，且光催化活性提高2倍以上。催化过程中，CGO不仅作为担载TiO2的载体，而且通过其表面上的活性位点捕获RhB分子，以促进吸附-光催化协调作用；CGO的三维结构有效促进了TiO2中光生电子的立体转移，从而提高了对RhB的整体去除能力。此外，可回收性研究表明，TCGA在4次使用后仍可保持超过80％的总去除效率。