【摘 要】
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目前石油资源短缺和水污染两大类问题严重制约了我国社会的健康发展,探索超稠油开发技术和方法,研发高效的污水处理材料,对我国健康发展具有重要意义。2004年石墨烯的问世,由于其独特的结构和优良的性能引起了科学界的广泛关注。随着科研人员的努力,使石墨烯在能源材料,传感器,吸附剂等领域得到了有效应用,也为稠油降粘和污水处理这两类问题的解决带来了曙光。但是二维平面的石墨烯,由于π-π相互作用和范德华力的存在
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目前石油资源短缺和水污染两大类问题严重制约了我国社会的健康发展,探索超稠油开发技术和方法,研发高效的污水处理材料,对我国健康发展具有重要意义。2004年石墨烯的问世,由于其独特的结构和优良的性能引起了科学界的广泛关注。随着科研人员的努力,使石墨烯在能源材料,传感器,吸附剂等领域得到了有效应用,也为稠油降粘和污水处理这两类问题的解决带来了曙光。但是二维平面的石墨烯,由于π-π相互作用和范德华力的存在很容易使其聚集,从而降低了其性能的发挥。将二维石墨烯片层构建成三维立体的结构可以有效解决该问题。鉴于此,本文利用模板法和无模板法构建了三种三维多孔石墨烯材料,并且分别研究了其在稠油降粘开发和污水处理中的应用。主要研究内容如下:（1）利用模板法以三聚氰胺海绵为骨架负载石墨烯和银纳米线构建了一种超稠油降粘材料——三聚氰胺/石墨烯/纳米银海绵（MS/GH/AG）。该材料具有良好的电性能和热性能,在海绵两侧施加电压,可以快速产生焦耳热,加热与之相接触的稠油,降低稠油粘度,提高采油效率。研究表明,可以将室温下粘度为69200 m Pa?s,接近固态的超稠油加热到59℃,粘度降到5480 m Pa·s,从而使其流动并用泵抽出。（2）利用无模板法,以海藻酸钠为载体,负载石墨烯和纳米金构建了一种海藻酸钠/石墨烯/纳米金气凝胶（Alg/GH/AU）。研究发现该材料对亚甲基蓝具有优异的吸附降解能力,最大吸附量可达385 mg/g,吸附效率高达95.48%,降解效率可达到84.1%。（3）利用无模板法,以海藻酸钠为载体,负载了纳米棒状氧化镨和石墨烯制备了海藻酸钠/石墨烯/氧化镨水凝胶(Alg/Pr6O11/GH);研究发现该材料对儿茶酚有较好的降解能力。分别讨论了石墨烯、海藻酸钠和氧化镨对降解速率的影响。并探索了其降解机理:儿茶酚可能首先被氧化为邻苯醌,邻苯醌水溶液不稳定会进一步分解成马来酸。经过以上初步研究发现三维多孔石墨烯材料在稠油降粘开发和污水处理领域具有潜在的应用前景,为进一步探索奠定了良好的工作基础。
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