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。     

氧化石墨烯改性污泥基生物炭对培氟沙星的去除机理研究

为获得培氟沙星废水高效去除的环境友好型吸附剂,以城市剩余污泥为原料制备了SBC（污泥基生物炭）,并采用氧化石墨烯（GO）对其改性得到GO-SBC（氧化石墨烯改性生物炭）,利用SEM和FTIR对其进行表征,通过静态吸附试验探讨了生物炭对培氟沙星的去除效果,并通过吸附模型和FTIR、XPS表征技术进一步探究了GO-SBC对培氟沙星的吸附机理.结果表明:①改性后的GO-SBC表面更加粗糙,生物炭表面含氧官能团数量增加.②动力学吸附研究表明,GO-SBC对培氟沙星的最大吸附容量为137.51 mg/g,比SBC对培氟沙星的吸附容量提高了40.32%,且GO-SBC对培氟沙星的吸附更符合伪二级动力学模型,表明吸附过程主要以化学吸附为主.③GO-SBC对培氟沙星的吸附符合Freundlich等温吸附模型,表明该吸附过程为多层吸附.④热力学研究表明,吸附过程为自发吸热反应.⑤GO-SBC对培氟沙星的吸附机制主要有两种作用,一种是π-π相互作用,另一种是GO-SBC的N—H与培氟沙星的C—H相互作用.研究显示,GO-SBC是一种高效去除培氟沙星的吸附剂,这为城市剩余污泥的资源化利用提供了出路,也为抗生素废水治理提供了方法.      

湿热环境对PMMA混杂纳米复合材料性能的影响

目的研究湿热环境对聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)混杂纳米复合材料性能的影响。方法利用制备的水包油型杂化乳液稳定剂EMI/GO/CNTs稳定以甲基丙烯酸甲酯(MMA)为油相的水包油型Pickering乳液,用偶氮二异丁氰(AIBN)为引发剂,引发Pickering乳液进行悬浮聚合,聚合产物为PMMA混杂纳米复合材料。将PMMA混杂纳米复合材料模压成型,分别在室温及50℃下进行水浸吸湿实验。采用光学显微镜对Pickering乳液液滴形貌进行分析,通过复合材料的质量变化、动态力学分析测试、导电性测试,对复合材料的吸湿率、玻璃化转变温度及导电性变化进行分析。结果用EMI/GO/CNTs稳定的以MMA为油相的水包油型Pickering乳液具有良好的稳定性,乳液液滴的尺寸分布范围较窄,分布较均匀。复合材料的吸水量随时间增加逐渐增大,达到吸湿平衡状态后,吸湿率基本不变。不同温度下水浸复合材料的吸湿速度和平衡吸湿率不同,50℃水浸比25℃水浸的复合材料的吸湿速度快且平衡吸湿率大。湿热后复合材料的玻璃化转变温度基本不变。复合材料经湿热环境处理后电导率升高1~2个数量级。结论利用制备的杂化乳液稳定剂制备出Pickering乳液并进行悬浮聚合、模压成型,制备出PMMA复合材料。经水浸湿热处理后的复合材料,其吸湿率和电导率均有一定变化,玻璃化转变温度基本不变。     

Au/Fe3O4/GO复合SERS基底的制备及对水溶液中低浓度芘的富集-检测

以氧化石墨烯(GO)为载体,利用静电吸附将氨基修饰的Fe_3O_4磁性纳米颗粒负载到GO表面得到GO-Fe_3O_4复合材料,再通过静电作用将Au纳米颗粒与GO-Fe_3O_4复合材料组装,制备了Au/Fe_3O_4/GO复合材料,并考察其表面增强拉曼(SERS)活性.首先以罗丹明B(Rh B)为探针分子,考察Au纳米颗粒的粒径对SERS性能的影响,发现平均粒径为40 nm的Au纳米颗粒具有最好的SERS效果.SERS检测性能随着Au负载量的提高而逐渐变优,Au/GO中Au负载量为20%时最优.以多环芳烃分子芘为探针分子,探究Au/Fe_3O_4/GO复合材料中各组分对SERS性能的影响发现,Au纳米颗粒对拉曼信号的增强起主要作用,GO可以通过化学增强效应及对芘的吸附富集作用有效提高SERS检出限,Fe_3O_4的存在可以使基底快速分离,简化实验步骤,便于基底重复利用.该方法对水溶液中芘的检出限达到10-8mol·L-1,相对于普通拉曼的检出限有了明显的降低,有望被用于环境中痕量多环芳烃的富集-检测.     

掺磷石墨烯的制备及其电化学性能研究

石墨烯以其优异的导电性、较大的比表面积,在超级电容器领域得到广泛关注。本研究以氧化石墨烯为原料,通过磷酸浸渍,然后经高温还原处理制备掺磷石墨烯电极材料,通过XRD、SEM等手段表征其结构,并应用恒流充放电、循环伏安等技术考察其电化学性能。结果显示,氧化石墨烯经处理后得到还原的同时掺杂了磷元素。掺磷石墨烯的比电容提高接近2倍,显现了较好的电容特性。     

氧化石墨烯遗传毒性的实验研究

研究氧化石墨烯(GO)的遗传毒性,考察其致突变作用,为GO在生物领域的安全应用提供依据。采用Ames试验、体外CHL细胞染色体畸变试验和小鼠体内染色体畸变试验,分别在细菌水平、细胞水平及整体动物水平研究GO的遗传毒性。GO各剂量组的Ames试验结果为阴性。CHL试验中,CHL细胞染色体畸变率随GO浓度的增加而升高,其中1.000 mg·mL~(-1)剂量组(+S_9)和0.500 mg·mL~(-1)剂量组(-S_9)畸变率显著升高(P 0.05)。小鼠骨髓细胞染色体畸变试验中,骨髓细胞染色体畸变率同样随GO浓度的增加而升高,1.000和0.500 mg·kg~(-1)剂量组的畸变率显著提高(P 0.05)。虽然Ames试验结果没有反映出GO的遗传毒性,但在体外及体内染色体畸变试验中,GO均表现出对哺乳动物细胞染色体有潜在的遗传毒性。     

氨基化碳纳米管/石墨烯气凝胶对甲醛吸附研究

针对目前室内空气污染物甲醛超标的现象,将新型碳纳米材料(石墨烯、碳纳米管)引入到气体污染物去除领域.利用石墨烯水溶液在一定条件下形成凝胶的特性,采用海绵作为骨架,构造石墨烯/碳纳米管/海绵三维气凝胶结构,并进一步采用氨基修饰提高该氨基化碳纳米管/石墨烯气凝胶(GCNTs/EDA-S)对室内空气污染物甲醛的吸附性能,研究石墨烯与碳纳米管(CNTs)对气态甲醛吸附作用机理.样品吸附实验结果对比分析表明,石墨烯和碳纳米管氨基官能团修饰后对气态甲醛均有良好的吸附性能,其中GCNTs/EDA-S在甲醛浓度为3.7ppm时,吸附实验的穿透时间可达到4024min/g,最大吸附容量为13.5mg/g.     

氨基修饰磁性氧化石墨烯吸附离子型染料性能

采用恒温搅拌法和水热法首次制备磁性三乙烯四胺氧化石墨烯（M-T-GO）,并通过SEM和XPS对M-T-GO进行表征.以M-T-GO为吸附剂,分析pH值、吸附时间和初始浓度对阴离子染料酒石黄（TY）和阳离子染料亚甲基蓝（MB）吸附效果的影响.并对吸附动力学和吸附等温线进行拟合.结果表明：M-T-GO对离子型染料的吸附过程符合Langmuir吸附等温式和拟二级反应动力学描述.M-T-GO对TY和MB具有较好的吸附性能,饱和吸附量分别为157.23mg/g和169.49mg/g.与GO相比,M-T-GO对离子型染料的吸附效果更优异,同时具有快速分离和易再生的优点.