本文關(guān)鍵詞：水熱法石墨烯氣凝膠的制備

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【摘要】：石墨烯自從被發(fā)現(xiàn)以來(lái),以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)異的機(jī)械、物理和電性能被非常廣泛的應(yīng)用于多種領(lǐng)域中。石墨烯氣凝膠作為一種新興的三維結(jié)構(gòu)石墨烯材料,具有超高的孔隙率、超低的密度,使其在環(huán)保、催化以及能源等領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景,也一躍成為近年來(lái)研究者們關(guān)注的熱點(diǎn)。本文采用改進(jìn)的Hummers法制備了氧化石墨烯,并以制備的氧化石墨烯為原料,通過(guò)水熱法制備了石墨烯氣凝膠。并且將氧化石墨烯與三聚氰胺泡沫進(jìn)行復(fù)合,制備了石墨烯-泡沫復(fù)合氣凝膠。比較研究了水熱反應(yīng)過(guò)程并對(duì)反應(yīng)條件進(jìn)行優(yōu)化,同時(shí)研究了氣凝膠在環(huán)境治理方面的應(yīng)用價(jià)值。具體的研究?jī)?nèi)容如下:1.通過(guò)Hummers法以天然鱗片石墨為原料制備氧化石墨烯。研究了不同氧化劑高錳酸鉀的添加量對(duì)氧化石墨烯的氧化程度的影響。通過(guò)掃描電鏡、紅外分析、拉曼分析、電導(dǎo)率測(cè)試以及zeta電位測(cè)試進(jìn)行分析與表征。結(jié)果表明,隨著氧化劑高錳酸鉀添加量量的增加,氧化石墨烯所帶有的氧化基團(tuán)數(shù)量明顯增加,氧化程度增大。當(dāng)氧化劑高錳酸鉀的添加量上升到一定階段后,氧化程度不再明顯改變,基本達(dá)到氧化平衡過(guò)程。2.以氧化石墨烯為原料,通過(guò)添加還原劑并進(jìn)行水熱反應(yīng),經(jīng)冷凍干燥后,制備了還原氧化石墨烯氣凝膠。研究了水熱反應(yīng)時(shí)間、水熱溫度以及氧化石墨烯濃度的優(yōu)化條件。以抗壞血酸、聚多巴胺、十二烷基硫酸鈉以及硫化鈉為還原劑,分別研究了不同還原劑添加量對(duì)氣凝膠的影響。通過(guò)掃描電鏡、接觸角、電導(dǎo)率以及拉曼對(duì)氣凝膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征與分析,尋求制備氣凝膠的最優(yōu)條件。并且測(cè)試了不同還原劑氣凝膠對(duì)四氫呋喃、乙酰胺、泵油、甲苯、三氯甲烷、大豆油以及汽油的吸附能力。結(jié)果表明氣凝膠對(duì)不同的油品基本均具有良好的吸收效果,其中對(duì)三氯甲烷的吸附量最高,可達(dá)132 g/g。3.以氧化石墨烯為原料與三聚氰胺泡沫進(jìn)行復(fù)合,通過(guò)水熱反應(yīng)制備石墨烯-泡沫復(fù)合氣凝膠。通過(guò)掃描電鏡、接觸角、拉曼光譜以及X射線衍射對(duì)復(fù)合氣凝膠的微觀形貌以及結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行表征。利用紫外光譜研究了復(fù)合氣凝膠對(duì)亞甲基藍(lán)染料的吸附能力。定量表征了復(fù)合氣凝膠對(duì)于亞甲基藍(lán)的快速吸附過(guò)程,并進(jìn)行了循環(huán)性能測(cè)試。比較了不同p H條件下的快速吸附能力區(qū)別。將亞甲基藍(lán)的吸附過(guò)程分別進(jìn)行熱力學(xué)以及動(dòng)力學(xué)的擬合。結(jié)果表明,吸附過(guò)程的熱力學(xué)滿足Langmuir單分子吸附熱力學(xué)模型,而動(dòng)力學(xué)滿足偽二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型。經(jīng)過(guò)推算,復(fù)合氣凝膠對(duì)亞甲基藍(lán)的吸附最大量可達(dá)286.5 mg/g。這種復(fù)合氣凝膠吸附性能優(yōu)越,在環(huán)境治理方面將會(huì)發(fā)揮出巨大的應(yīng)用潛力。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯氣凝膠 水熱法 吸油性能 亞甲基藍(lán)
【學(xué)位授予單位】：江蘇科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ127.11;TQ427.26
【目錄】：

• 摘要2-4
• ABSTRACT4-12
• 第1章 緒論12-22
• 1.1 石墨烯簡(jiǎn)介13
• 1.2 石墨烯的制備方法13-17
• 1.2.1 機(jī)械剝離法13-14
• 1.2.2 外延生長(zhǎng)法14-15
• 1.2.3 化學(xué)氣相沉積法15-16
• 1.2.4 氧化還原石墨烯法16-17
• 1.2.5 其他制備方法17
• 1.3 三維石墨烯概述17-18
• 1.4 石墨烯氣凝膠制備方法18-20
• 1.4.1 原位組裝法18
• 1.4.2 模板法18-19
• 1.4.3 化學(xué)交聯(lián)法19-20
• 1.5 石墨烯氣凝膠的應(yīng)用20-21
• 1.5.1 儲(chǔ)能材料20
• 1.5.2 傳感器20
• 1.5.3 超級(jí)電容器20
• 1.5.4 環(huán)境治理20-21
• 1.6 本課題主要研究思路與內(nèi)容21-22
• 第2章 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器22-27
• 2.1 實(shí)驗(yàn)儀器22-23
• 2.2 實(shí)驗(yàn)藥品23
• 2.3 表征方法23-27
• 2.3.1 傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析23-24
• 2.3.2 拉曼光譜（Raman）分析24
• 2.3.3 掃描電子顯微鏡（SEM）分析24
• 2.3.4 電導(dǎo)率測(cè)試24-25
• 2.3.5 Zeta電位（Zeta potential）分析25
• 2.3.6 X射線衍射（XRD）分析25-26
• 2.3.7 接觸角（CA）測(cè)試26
• 2.3.8 紫外可見(jiàn)（UV-Vis）分析26-27
• 第3章 氧化石墨烯的制備與表征27-39
• 3.1 實(shí)驗(yàn)部分27-29
• 3.1.1 氧化石墨烯的制備27-28
• 3.1.2 氧化石墨烯的純化28-29
• 3.2 儀器與表征方法29-30
• 3.2.1 傅里葉變換紅外光譜（FTIR）分析29
• 3.2.2 拉曼光譜（Raman）分析29
• 3.2.3 掃描電子顯微鏡（SEM）分析29
• 3.2.4 電導(dǎo)率測(cè)試29-30
• 3.2.5 Zeta電位分析30
• 3.3 結(jié)果與討論30-37
• 3.3.1 紅外光譜（FTIR）分析30-31
• 3.3.2 拉曼光譜（Raman）分析31-34
• 3.3.3 掃描電鏡（SEM）分析34-35
• 3.3.4 電導(dǎo)率測(cè)試35-36
• 3.3.5 Zeta電位測(cè)試36-37
• 3.4 本章小結(jié)37-39
• 第4章 水熱法還原氧化石墨烯氣凝膠的制備與表征39-58
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分39-40
• 4.1.1 抗壞血酸水熱還原法氣凝膠的制備39
• 4.1.2 聚多巴胺水熱還原法氣凝膠的制備39
• 4.1.3 十二烷基硫酸鈉水熱還原法氣凝膠的制備39-40
• 4.1.4 硫化鈉水熱還原法氣凝膠的制備40
• 4.1.5 氣凝膠吸油性能的測(cè)試40
• 4.2 儀器與表征方法40-41
• 4.2.1 掃描電鏡（SEM）分析40-41
• 4.2.2 拉曼光譜（Raman）分析41
• 4.2.3 接觸角測(cè)試41
• 4.2.4 電導(dǎo)率測(cè)試41
• 4.3 結(jié)果與討論41-56
• 4.3.1 氧化石墨烯濃度對(duì)氣凝膠制備的影響41-42
• 4.3.2 水熱溫度對(duì)氣凝膠制備的影響42-43
• 4.3.3 水熱時(shí)間對(duì)氣凝膠制備的影響43-45
• 4.3.4 還原劑對(duì)氣凝膠制備的影響45-56
• 4.4 本章小結(jié)56-58
• 第5章 石墨烯-泡沫復(fù)合氣凝膠的制備與表征58-77
• 5.1 實(shí)驗(yàn)部分58-59
• 5.2 儀器與表征方法59
• 5.2.1 掃描電子顯微鏡（SEM）分析59
• 5.2.2 接觸角（CA）測(cè)試59
• 5.2.3 拉曼光譜（Raman）分析59
• 5.2.4 X射線衍射（XRD）分析59
• 5.2.5 紫外可見(jiàn)（UV-Vis）分析59
• 5.3 結(jié)果與討論59-75
• 5.3.1 掃描電鏡（SEM）分析59-60
• 5.3.2 接觸角測(cè)試60-62
• 5.3.3 拉曼光譜（Raman）分析62-63
• 5.3.4 X射線衍射（XRD）分析63
• 5.3.5 紫外（UV-Vis）分析63-67
• 5.3.6 循環(huán)性能分析67-68
• 5.3.7 吸附熱力學(xué)分析68-71
• 5.3.8 吸附動(dòng)力學(xué)分析71-75
• 5.4 本章小結(jié)75-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-84
• 攻讀碩士期間論文發(fā)表情況84-85
• 致謝85

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本文編號(hào)：710820