电场辅助α-磷酸锆/氧化石墨烯复合材料吸附Sr2+

采用水热法制备了α-磷酸锆(α-ZrP)/氧化石墨烯(GO)纳米复合材料，采用XRD、SEM、EDX、FTIR和XPS对其进行了表征，并将其制成电极，考察了其在电场辅助下对Sr²⁺的吸附性能。表征结果显示，纳米片状的α-ZrP在具有大比表面积的GO表面生长，团聚现象减少。实验结果表明：在α-ZrP与GO质量比9∶1、外加电压1.2 V、溶液pH 7.0的条件下，采用α-ZrP/GO吸附50 mg/L SrCl₂溶液120 min,Sr²⁺吸附量可达45.28 mg/g，高于纯α-ZrP和GO，约为无电场吸附时的2倍；α-ZrP/GO具有良好的稳定性，可循环使用，5次循环后的Sr²⁺吸附量仍保持原吸附量的88%;α-ZrP/GO对Sr²⁺的吸附符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，吸附过程以离子交换反应的化学吸附为主，存在单层吸附。     

磁性Fe_3O_4/石墨烯纳米复合材料催化降解水中17β-雌二醇

利用化学沉淀法制备磁性四氧化三铁/石墨烯(Fe3O4/GE)纳米复合材料,并将其与H2O2构成非均相Fenton体系用于催化降解水中微量的17β-雌二醇(E2),研究了初始p H值,初始H2O2浓度,催化剂用量对E2降解的影响。结果表明,Fe3O4/GE纳米复合材料在无需外加光源的条件下能够有效催化降解E2。在p H 7.0,E2初始浓度为1 mg/L,初始H2O2浓度为15 mmol/L,Fe3O4/GE投加量为15 mg/L的条件下,反应8 h后可去除92.9%的E2。Fe3O4/GE具有便捷的磁分离特性和稳定的催化活性,经过7次循环使用后对E2的降解效率仍保持在91.5%左右。     

氧化石墨烯复合膜处理含油废水的研究进展

氧化石墨烯(GO)膜在水处理方面有较好效果,但纯氧化石墨烯膜的稳定性、抗污性差,水通量低,对于油水分离不能达到最优效果。引入功能材料通过物理和化学方法改性后,得到氧化石墨烯修饰复合膜和氧化石墨烯基复合膜,其水通量、抗污性和油水分离效率都得到有效提高。文章简要介绍了国内外具有代表性的氧化石墨烯复合膜在含油废水处理方面的研究,探讨了复合膜去除含油废水的机理,并总结和展望了氧化石墨烯复合膜材料的发展前景。     

GO/PAN复合正渗透膜制备的影响因素及性能分析

以聚丙烯腈(PAN)为制膜基材,采用界面聚合法制备复合正渗透膜,研究了不同基膜组成、界面聚合条件对复合膜性能的影响及抗污染性能,并进一步添加氧化石墨烯(GO)进行共混改性,优化复合正渗透膜性能。结果表明,最佳基膜组成为,以16%的PAN为聚合物,以N,N-二甲基甲酰胺(DMF)为溶剂。最佳界面聚合条件为,将基膜浸没在2%的间苯二胺(MPD)水相溶液(pH=9)中120 s,然后与0.1%的均苯三甲酰氯(TMC)进行界面聚合反应60 s从而生成活性层,且活性层正面附着,最后于60℃下热处理3 min,所得复合膜具有较好的渗透性能。此外,经GO改性后,复合膜表面形成一种具有不同含氧官能团的层层堆叠式GO片层,导致膜的水通量上升了26%,截留率依然保持在99.90%以上,并且复合膜的抗污染能力得到明显提高。     

pH值、离子强度和粒径对氧化石墨烯稳定性的影响

氧化石墨烯(Graphene oxide, GO)表面具有丰富的官能团和较高的比表面积,能够作为膜材料应用于膜分离技术.然而,目前合成GO的技术很难保证其横向尺寸的均一性.此外,GO在自然水环境中分散性的稳定性受环境中pH值和离子强度的影响.本文研究了横向尺寸、pH值和离子强度对GO表面双电层电荷或结构组装所需的相互作用力的影响.从原位原子力显微镜(Atomic force microscope, AFM)获得的力-距离曲线(F-D)可以看出,溶液条件对DLVO力的作用.GO的双电层静电斥力随着pH值的升高而增大,这可能是由于表面官能团的电离作用增强所致.但随着离子强度的增加,双电层斥力减小,得到的数据与DLVO理论一致.通过Zeta电位和开尔文探针力显微镜(Kelvin probe force microscopy, KPFM)测量,确定了氧化石墨烯片层表面电荷的不均匀性.     

分子印迹硅纳米改性氧化石墨烯复合材料的制备及其对双酚A的吸附研究

制备了分子印迹硅纳米-氧化石墨烯复合吸附材料,并研究了复合材料对双酚A(Bisphenol A,BPA)的吸附性能。实验结果表明:复合吸附材料对BPA的吸附在35min内达到吸附平衡,Langmuir等温线模型得出最大吸附容量约为338.3mg/g;相对于BPA的结构类似物,对BPA具有良好的选择吸附性能;在溶液p H接近6时对BPA的去除率最高,低温条件有利于吸附的进行;该材料具有优异的循环吸附性能。     

石墨烯薄膜原子氧剥蚀行为及电阻特性

目的研究石墨烯薄膜在原子氧空间环境的适应性,为其在航天器上应用提供参考。方法采用刮涂法制备石墨烯薄膜,将石墨烯薄膜材料及石墨烯电阻传感器置于微波源原子氧设备内开展原子氧试验,原子氧剂量分别为3.0×10^20 atoms/cm2和7.5×10^20 atoms/cm^2,研究薄膜表面形貌、结构、成分及电阻性能的变化。结果采用刮涂法可制备氧含量较低的石墨烯薄膜,原子氧剂量为7.5×10^20 atoms/cm^2情况下,石墨烯薄膜的厚度损失为5.3μm,原子氧反应率为7.14×10^-25 atoms/cm^3。原子氧作用后,石墨烯薄膜中碳原子无序程度增大,C—O、—COOH官能团含量降低,C=O官能团含量增加。石墨烯电阻传感器的R0/R比值随原子氧剂量增加线性降低,0.8μm厚度薄膜可探测最大原子氧剂量为5×10^19 atoms/cm^2,增加薄膜厚度有望提高传感器的使用寿命。结论得到了石墨烯薄膜厚度损失、原子氧反应率、微观结构及电阻特性的变化规律,可为石墨烯薄膜的空间应用提供技术支撑。     

磺化石墨烯对小麦幼苗生长及生理生化指标的影响

随着石墨烯生产量和使用量的不断增大,其对生态环境的风险逐渐引起了环境学家的关注。采用水培试验,探究了磺化石墨烯(SGO)对小麦幼苗的生长、抗氧化酶活性及脂质过氧化的影响。结果表明:在培养10 d后,低浓度磺化石墨烯对小麦根系的生长有显著促进作用(P0.05),200 mg·L-1浓度处理与对照处理相比提高了84.3%,随着浓度增加促进作用逐渐减弱,1 000 mg·L-1时与对照相比提高了19.9%。但对小麦地上部的生长没有影响。磺化石墨烯处理的小麦幼苗根系和叶片组织中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)及丙二醛(MDA)都呈现先下降后上升的趋势。当磺化石墨烯浓度低于200 mg·L-1时,处理组小麦抗氧化酶的活性及MDA含量相对于对照处理大都有所降低,说明低浓度时磺化石墨烯没有对小麦的生长产生氧化胁迫,这与磺化石墨烯可能具有一定的抗氧化能力有关,而高浓度时由于产生氧化胁迫使各项生理生化指标逐渐上升。本实验结果为石墨烯材料对植物的毒理学研究提供了基础数据。     

石墨烯是促进还是抑制嗜酸性氧化亚铁硫杆菌生长?

尽管石墨烯以其独特的光学、电学、力学特性在各大领域都具有广阔的应用前景,但其工业化使用后在环境当中的行为,特别是遗留下的石墨烯对生态系统的毒性研究则鲜见报道.因此,本文以嗜酸性氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)为目标微生物,探讨不同浓度(1、10、50 mg·L-1)石墨烯对Acidithiobacillus ferrooxidans的毒性效应.结果表明,石墨烯对Acidithiobacillus ferrooxidans的生长有明显抑制作用,且抑制作用随着石墨烯浓度的降低而增强.在石墨烯投加量为1 mg·L-1时,培养48 h后菌株的生长量OD420达到最大值0.045,低于空白组的0.163;并且其可溶性蛋白含量也达到最大值1.546 mg·L-1,低于空白组的3.789 mg·L-1.不同浓度石墨烯对体系p H和ORP均存在不同程度的影响,低浓度下的石墨烯影响最为显著.此外,通过扫描电镜(SEM)和荧光显微镜分析,进一步证实Acidithiobacillus ferrooxidans能在高浓度的石墨烯上生长,而低浓度的石墨烯则会对细胞膜造成损伤,它极其尖锐的边缘是细菌失活的有效机制.因此,石墨烯的毒性具有剂量效应,这一结果可为石墨烯合理利用及评价其生态毒性提供理论依据.