石墨烯火灾预警器的研究进展

火灾预警系统的核心之一是新型传感材料,石墨烯及其衍生物具有超高电子传导率和超大比表面积,因其独特的温敏性及气敏性,在传感器领域具有广泛的应用前景.综述了国内外近年来石墨烯及其衍生物在火灾预警领域的研究进展,介绍了多种热敏型氧化石墨烯及气敏型石墨烯火灾预警器的设计思路,可实现对早期火灾的快速可靠预警,重点关注氧化石墨烯的热致还原效应及石墨烯对火灾标志性气体的敏感性,探讨其火灾预警机制,介绍了其在保温预警气凝胶、智能火灾预警墙纸、自供电火灾预警系统、断电保护等方面的应用探索.通过分析现有研究成果,总结了石墨烯在火灾预警领域的优势与不足,并对其发展前景及有待解决的技术问题进行了展望.     

氧化石墨烯-铁氧化物改性石英砂表面性能表征及其对腐殖酸的吸附特性研究

普通石英砂(RQS)滤料对腐殖酸(HA)的去除能力非常有限。以三氯化铁与氧化石墨烯(GO)为改性剂,对RQS进行改性,得到氧化石墨烯-铁氧化物改性石英砂(GO-IOCS),研究其吸附特性,并运用扫描电子显微镜(SEM)、能谱(EDS)和傅立叶变换红外光谱(FTIR)等手段进行表征。结果表明:(1)GO-IOCS对初始质量浓度低于5mg/L的HA溶液,吸附去除率高达98.57%,约为RQS的5倍;(2)GO-IOCS表面负载均匀密集的颗粒,且具有利于吸附的大量官能团(如—OH、C—O、C=O、Fe—O—C等);(3)GO-IOCS和RQS对HA的吸附动力学特性都符合准二级动力学模型,前者对HA的吸附速率约为后者的3倍;(4)GO-IOCS对HA的吸附除了静电作用外,还包括离子交换作用。     

石墨烯-二氧化钛电活性膜降解对氯间二甲苯酚研究

研究了石墨烯-二氧化钛电活性膜（rGO-TiO₂EM）降解对氯间二甲苯酚（PCMX）的机理及其出水对水环境和饮用水的安全性,采用有机-肼还原和真空抽吸法制备rGO-TiO₂EM,分析TiO₂添加量对rGO-TiO₂EM降解能力的影响,并对其降解PCMX的影响因素、活性物质作用、反应动力学和生物毒性变化进行研究.结果表明,在rGO-TiO₂EM中,TiO₂与GO质量比应小于1:5;在停留时间为6.78 min,电流密度为4.42m A·cm^-2,通量为132.64 L·m^-2·h^-1,PCMX初始浓度为10 mg·L^-1的初始条件下,PCMX去除率可达82.6%,说明了rGO-TiO₂EM的高效性;随着TiO₂添加量的增加,PCMX的降解效率和副产物生成量下降,然而降解产物毒性上升,可知生成的副产物生物毒性均低于PCMX本身,对...     

水质参数对功能化石墨烯在水中凝聚行为的影响

采用动态光散射技术研究了不同价态阳离子、富里酸（FA）等对两种功能化石墨烯（FG）悬浮凝聚行为的影响机制.结果表明：FG分别在含不同浓度Na⁺、Ca²⁺和La³⁺的电解质溶液中,其临界聚集浓度（CCC）值范围为221~263,3~4,0.05~0.07mmol/L,符合经典的DLVO理论与Schulze-Hardy法则.5种FA亚组分均可显著抑制FG在水体中的凝聚,加入5mg/L的FA亚组分后,在不同浓度的Ca²⁺和La³⁺的电解质溶液中,FG-OH （FG-COOH）的CCC值分别增大12.5%~37.5%（3.2%~4.5%）和4.2%~25.7%（10%~46%）.FG的CCC值与FA亚组分的C、H含量和H/C比显著正相关（P<0.05）,与O含量、O/C比和羧基C含量显著负相关（P<0.05）.差分荧光光谱研究表明随着FG的加入,FA的荧光强度逐渐降低,二者发生相互作用.     

以城市污泥为基质制备氧化石墨烯的响应面优化

城市污泥中含有丰富的有机质,能够为氧化石墨烯的制备提供碳源。采用改进的Hummers法以城市污泥为基质制备氧化石墨烯(GO)。在单因素实验基础上,通过响应面法对碳粉用量、KMnO₄用量、H₂SO₄用量以及超声时间多因素影响下的GO制备条件进行优化,其最优制备条件为:碳粉用量3.22 g、KMnO₄用量4.12 g、H₂SO₄用量22.63 mL、超声时间7.61 h。扫描电镜和红外光谱分析表明,响应面优化条件下制备的GO具有明显的片层状结构,在3400,1400 cm-1左右处为O-H (羟基)的特征峰,1700 cm-1出现C=O (羰基)的特征峰,1200 cm-1左右出现C-O (环氧基)的特征峰,符合传统材料制备的GO特征。以城市污泥为基质成功制备出GO,为城市污泥的资源化利用提供了新的方向和理论基础。     

三维载铁石墨烯对四环素和环丙沙星类抗生素的吸附性能与机理

制备了三维载铁石墨烯材料(3D-rGO-Fe3O4),研究其吸附四环素(TC)、环丙沙星(CIP)等污染物的吸附性能与机理.实验结果表明,3D-rGO-Fe3O4对于TC和CIP均具有较好的吸附效果,与单一污染物相比,复合污染中两者的吸附量均有所降低.3D-rGO-Fe3O4对TC和CIP的吸附过程更符合准二级动力学吸...     

N-TiO2/rGO纳米材料可见光下催化降解微囊藻毒素-LR的效果

以尿素、钛酸丁酯、氧化石墨烯为原料,采用水热法制备了N-TiO2/rGO复合纳米光催化剂,通过SEM、BET、XRD、Raman、FT-IR、UV-vis DRS等分析方法对催化剂进行了表征和分析,研究了该复合材料在可见光下对水中Microcystin-LR的降解动力学及相关反应机理.结果表明,相较未负载的N-TiO2...     

氧化石墨烯抑制填埋场土工布初期生物结垢

为研究氧化石墨烯对初期填埋场土工布生物结垢的影响,采取2种不同方法改性土工布,测试了改性前后土工布的Zeta电位、接触角和抑菌性能以及模拟填埋场渗滤液的微生物群落结构,并以土工布EPS含量评估生物结垢.结果表明,改性前后土工布都具有疏水性,但表面电位存在一些差异;渗滤液微生物含有细菌Paraclostridium和古菌Methanoculleus;氧化石墨烯对渗滤液微生物表现出抑菌性,细胞死亡率比空白组更高;氧化石墨烯加入萘酚胶水进行改性明显抑制了土工布生物结垢,EPS量比空白组减少了49%.     

锰钴水滑石/石墨烯电极的制备及催化性能

采用水热法制备了以氧化还原石墨烯（rGO）为载体的锰钴水滑石（LDH）,即MnCo-LDH/rGO复合材料并研究其氧还原性能.在Mn/Co物质的量比为1：3的条件下,MnCo-LDH和MnCo-LDH/rGO的形貌和催化性能最为突出.与MnCo-LDH相比,MnCo-LDH/rGO在Na₂SO₄溶液中的氧化还原峰更加明显（-0.425V）,且峰电流更大,达到0.749mA/cm².将MnCo-LDH/rGO作为阴极,在120min内持续提供30mA/cm²的电流可使浓度为20mg/L的罗丹明B染料（RhB）降解98.6%,具备良好的降解性能.旋转圆盘（RDE）及自由基淬灭实验结果显示,反应中转移电子数为2,且主要自由基为·OH.     

石墨烯/SiO2-聚吡咯复合材料对水中Cr(Ⅵ)的吸附

以天然石墨粉、正硅酸乙酯、吡咯单体为原料,通过溶胶-凝胶法和原位沉淀法合成高比表面积石墨烯/SiO₂-聚吡咯复合材料（GS-PPy）,并对其去除水中Cr（Ⅵ）的效果进行研究,探讨溶液pH、反应时间、反应温度等因素对吸附过程的影响,同时结合TEM、XPS、FTIR等多种表征手段,探讨GS-PPy去除Cr（Ⅵ）的反应机理。研究结果表明:在pH=2.0时,GS-PPy对Cr（Ⅵ）吸附效果最好;吸附过程符合伪二级动力学和Freundlich等温线模型,为多分子层化学吸附,反应过程为吸热反应。GS-PPy去除Cr（Ⅵ）的机理主要包括静电吸引、离子交换以及氧化还原作用。