环氧富锌-石墨烯涂层在中性盐雾和高低温循环浸泡中的失效研究

目的 研究20#钢表面环氧富锌-石墨烯涂层在中性盐雾和高低温循环浸泡(3.5％NaCl溶液,45℃12 h+RT 12 h)试验中的失效过程与行为.方法 采用电化学交流阻抗(EIS)测试、开路电位(OCP)监测、扫描电镜观察与分析(SEM/EDS)以及红外光谱(FTIR)等方法研究涂层在两种试验环境中的失效特征和对20#钢的保护作用,并探讨涂层失效的低频阻抗评价标准.结果 涂层试样分别在中性盐雾79 d和高低温循环浸泡160 d后,表面开始出现锈点,失去对基体的保护作用,此时低频阻抗(|Z|0.01 Hz)值降至7×104?·cm2左右.除了屏蔽作用以外,环氧富锌-石墨烯涂层还可为钢基体提供一定的阴极保护作用,其中高低温浸泡环境中的阴极保护作用时间略长.在两种加速试验环境中,涂层后期的失光率均处于"明显失光",色差值达到或接近"较大变色".红外光谱显示,涂层中的特征官能团未发生明显的变化.结论 通常利用低频阻抗(|Z|0.01 Hz)低于1×106?·cm2来衡量有机涂层(不含导电颗粒)失效的判据,不适用于评价碳钢表面的环氧富锌-石墨烯涂层体系,对于该体系的失效评价可能需要再降低近2个数量级,约为7×104?·cm2左右.     

N-TiO_2/RGO催化剂的制备及其光催化性能的研究

以三乙胺为氮源,HF为形貌控制剂,采用水热法一步合成了N掺杂(001)面锐钛矿TiO_2纳米片/还原氧化石墨烯(N-Ti O2/RGO)复合催化剂,通过XRD、FTIR、SEM、TEM和Raman对样品的组成结构和形貌进行表征。以罗丹明B(Rh B)为模拟污染物,研究了不同掺N量和氧化石墨烯加入量下制备的复合材料的光催化性能。实验结果表明:当n(N)∶n(Ti)为0.5,氧化石墨烯加入量为15 m L时,N-TiO)2/RGO复合材料的光催化性能最好。在催化剂用量为0.5 g/L,罗丹明B溶液初始浓度为20 mg/L时,紫外光催化反应30 min后,罗丹明B的降解率可达94.02%。     

g-C_3N_4/石墨烯复合材料的制备及光催化活性的研究

以三聚氰胺和氧化石墨烯颗粒为原料,通过研磨负载、氮气气氛下煅烧的方法制备了石墨相氮化碳/石墨烯(g-C_3N_4/r GO)复合光催化剂.主要采用TEM、XRD、PL等对其进行表征,研究了其在模拟太阳光下对罗丹明B(Rh B)的光催化性能.PL分析结果显示,相比单一的g-C_3N_4,g-C_3N_4/r GO的光生电子-空穴对的复合几率大大降低.光催化结果表明,和单一g-C_3N_4相比,首次使用研磨负载、氮气保护气氛下煅烧制备的g-C_3N_4/r GO(2%)光催化反应180min后对Rh B的降解率提高了43.2%.这是因为石墨烯为g-C_3N_4提供了电子转移场所,实现光生电子-空穴的有效分离,从而提高了光催化效率.本文还考察了添加叔丁醇(TBA)和三乙醇胺(TEOA)后对g-C_3N_4/r GO光催化的影响,实验结果表明:光生空穴是g-C_3N_4/r GO光催化体系中的主要活性物质之一.     

L-谷氨酸功能化氧化石墨烯制备及其对铀的吸附研究

为探讨改性氧化石墨烯(GO)的性质特征对其吸附放射性重金属铀的影响,将L-谷氨酸(L-Glu)与氧化石墨烯发生亲核反应,从而制得L-谷氨酸功能化的氧化石墨烯(L-Glu/GO)。通过静态吸附试验,考察了p H值、投加量、反应时间、温度与铀初始质量浓度等因素对L-谷氨酸功能化氧化石墨烯吸附铀效果的影响,并采用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FT-IR)对吸附剂的结构和形貌进行了表征,分析其吸附机理。结果表明,铀初始质量浓度为10mg/L,p H=4,投加量为0. 2 g/L时吸附效果最佳,吸附平衡时间为40 min,温度对吸附效果影响不大。吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程,铀初始质量浓度为70 mg/L,30℃时最大吸附容量为309. 36 mg/g。L-Glu/GO的表征结果表明,L-谷氨酸上的氨基进攻GO上的环氧基团并与C发生了亲核取代反应,为GO引入了含氮基团,实现了GO的功能化。相比GO,L-Glu/GO的晶体结构发生了较大改变,L-Glu/GO吸附U(VI)后表面更光滑。     

Bi与rGO共修饰SnO2光催化高效降解TCH和染料研究

通过简单水热法制备新型铋金属(Bi)与还原氧化石墨烯(r GO)共修饰SnO2三元光催化剂,并采用多种手段对其进行表征。以亚甲基蓝(MB)和四环素(TCH)为目标污染物,考察三元材料对污染物的光催化降解性能。结果表明,在可见光条件下,复合光催化材料对四环素去除率为94. 1%(60 min),对亚甲基蓝去除率为75. 5%(120 min),降解效果显著好于纯SnO2与二元催化剂Bi-SnO2。光致发光光谱(PL)、瞬态光电流响应和电化学阻抗谱(EIS)结果表明,复合材料中电子转移及分离效率的提升显著提高了自由基的产生及光催化效率。阐述了铋金属、还原氧化石墨烯和二氧化锡中间的协同效应,并基于自由基掩蔽试验和电子自旋共振谱(ESR)提出了光催化机制。     

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.     

Synthesis of a highly recoverable 3D MnO2/rGO hybrid aerogel for efficient adsorptive separation of pharmaceutical residue

Water contamination by non-steroidal anti-inflammatory drugs, such as acetaminophen, is an emerging ecological concern. In this study, a new three-dimensional manganese dioxide-engrafted reduced graphene oxide (3D MnO₂/rGO) hybrid aerogel was developed for acetaminophen sequestration. The synthesis involved firstly the self-assembly of GO aerogel, followed by thermal reduction and in-situ MnO₂ growth by redox-reaction. The aerogel demonstrated interlinked planes with smooth surfaces deposited with MnO₂ nanospheres and pores of 138.4 – 235.3 µm width. The influences of adsorbent dosage, initial pH, acetaminophen concentration, temperature and contact time were investigated. It was determined that the adsorption of acetaminophen occurred on uniform sorption sites in the aerogel, as suggested by the best fit of data to the Langmuir isotherm, yielding a maximum adsorption capacity of 252.87 mg/g. This highest adsorption performance of the 3D MnO₂/rGO aerogel was attained at a dosage of 0.6 g/L, initial pH of 6.2 and temperature of 40°C. The process kinetics were in-line with the pseudo-first-order and pseudo-second-order kinetics at 10 and 20 – 500 mg/L concentrations, respectively. Thermodynamic assay showed the spontaneity and endothermicity features of the 3D MnO₂/rGO-acetaminophen system. The acetaminophen adsorption mechanisms were mainly hydrogen bonding and pore entrapment. Moreover, the as-synthesised aerogel was effectively regenerated using acetone and re-utilised in four adsorption-desorption cycles. Overall, the results highly recommend the implementation of the 3D MnO₂/rGO hybrid aerogel for purification of wastewater polluted by acetaminophen residue.     

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.     

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.