基于石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管协效阻燃环氧树脂的制备及研究

通过共沉淀法制备了石墨烯-氧化镍杂化材料,通过水热法制备了二氧化钛纳米管,然后利用溶液共混法制备了石墨烯-氧化镍/二氧化钛纳米管/环氧树脂纳米复合材料。利用X射线衍射仪(XRD)、拉曼光谱仪和透射电子显微镜(TEM)对纳米材料的结构和形貌进行表征;热重分析数据表明复合材料的热稳定性有所提高;锥形量热测试结果显示,将石墨烯-氧化镍杂化物与二氧化钛纳米管进行复配,加入环氧树脂中,可以有效降低材料的热释放速率峰值和总热释放。     

新型三维多孔光热材料制备及其高盐废水处理应用

高盐废水处理存在处理难度大和能耗成本高等问题.近年来发展的界面光蒸汽水处理技术以绿色、高效和低能耗等特点成为了目前水资源回收利用领域的研究热点.本研究以纤维状结构的碳化氮（h-CN）修饰石墨烯（r-GO）,通过水热反应制备了新型三维多孔石墨烯复合材料（3D h-CN/r-GO）,并以硝基苯和苯酚作为模拟污染物,考察了其光热蒸发处理高盐废水的性能.研究结果表明,所制备的3D h-CN/r-GO材料具备宽光谱吸收范围和多级孔道结构,并呈现出快速热响应的特点.在模拟太阳光照条件下,光蒸汽转化效率可达90.4%.并且在处理过程中可实现硝基苯和苯酚等常见挥发性污染物的吸附,其吸附容量分别为67.6 mg·g^-1和57.5 mg·g^-1.而且,3D h-CN/r-GO可实现长时间稳定的光热水体蒸发回收,且对污染物及盐分截留率高达98%左右,冷凝水体达到污水处理的排放标准.因此,本研究为高盐废水的低能耗和低成本处理提供了一种新的技术.     

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。     

TiO2-石墨烯（Gn）复合材料光催化降解O3研究

通过改性Hummer法及溶胶凝胶法,制备出TiO2-石墨烯光催化复合材料.经吸附-光催化活性实验选出光催化活性最高的含C量为1.5%(质量分数)的TiO2-石墨烯复合材料,并在自行设计的模拟大型客机环境的气相光催化反应器中,进行O3光催化降解实验研究.结果表明,TiO2-石墨烯复合光催化材料在较短时间内对O3有较高的降解效率,且其光催化活性显著优于纯TiO2材料.初始O3浓度为(0.150～0.200)×10-6时,复合光催化剂受紫外光激发60 min的光催化降解率为66.12%,初始O3浓度为(0.950～1.000)×10-6时,其光催化降解率约为77%,较低浓度时((0.100～0.150)×10-6),O3去除率也能达到45.45%.此外,通过探讨光催化材料的重复使用性能,表明复合光催化剂重复使用4次以内,其对O3的光催化降解率保持基本稳定.     

Fe_3O_4-RGO为阴极催化剂的MFC处理苯酚废水研究

将Fe3O4沉积在还原石墨烯的表面成功制备了Fe3O4-RGO复合纳米材料。扫描电镜检测发现具有尖晶石结构的四氧化三铁均匀地附着在了还原石墨烯的表面。XRD衍射仪检测结果表明复合材料具有多相的结构。将Fe3O4-RGO复合纳米材料作为阴极催化剂用于单室MFC处理苯酚废水试验中,发现MFC的最大输出功率达到了0.283 W/m2,阴极内阻为151.2Ω,这表明Fe3O4-RGO复合纳米材料非常适合作为MFC的阴极催化剂。底物降解实验中发现苯酚和葡萄糖都可以作为MFC的底物进行发电,经过一定的延迟时间后均能够获得稳定的功率输出。同时,苯酚的浓度随着时间的延长逐步降低。     

Fe_3O_4/石墨烯活化过硫酸盐降解罗丹明B废水的研究

利用水热法合成石墨烯负载Fe3O4催化剂,利用X-射线衍射、红外光谱、比表面积等对其进行表征。以Fe3O4/石墨烯为催化剂,活化过硫酸钾降解罗丹明B,考察了石墨烯与Fe3O4配比、催化剂用量、氧化剂浓度、pH值和温度等因素对其降解性能的影响。石墨烯的加入可以显著提高罗丹明B的降解率,氧化剂用量的增加有利于降解反应,弱酸性条件有利于降解;温度升高对罗丹明B降解有利。在该反应体系中存在的自由基以SO-4为主,·OH和O-2为辅。     

石墨烯及其复合材料在水处理中的应用

本文对石墨烯及其复合材料进行了概述,并对其在水处理方面的应用进行了分析总结,旨在为推动石墨烯及其复合材料在水处理中的进一步应用提供参考。     

石墨烯-TiO2光催化剂复合板制备及其对五氯酚的催化降解

针对基于石墨烯-TiO_2的光催化剂多为粉末状,用于处理实际淋洗液时难以有效回收这一问题,研究以氧化石墨烯和粉末TiO_2为前期物使用水热法结合类溶胶凝胶涂布法制备出了可重复使用的石墨烯-TiO_2纳米管复合板,复合板的宏观形貌均一,催化剂在板的大部分区域上以层数较少的形式负载.应用制备的复合板对土壤淋洗液体系中的五氯酚(pentachlorophenol,PCP)进行光催化降解,在太阳光照下可在30 min内完全去除污染物,比无催化剂条件下的降解速率提高5倍以上;以氙灯作为模拟太阳光源,降解速率提高10倍.复合板经长时间浸泡和重复使用后,光催化活性无明显下降,具有长期使用的潜力.复合板的制备解决了催化剂的固定化问题,有利于分离回收等后续处理.