《三維鐵磁性石墨烯基納米吸附材料的製備及套用研究》是依託揚州大學，由張婭擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：三維鐵磁性石墨烯基納米吸附材料的製備及套用研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張婭
- 依託單位：揚州大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
近年來，排放到環境中的含重金屬廢水日益增多，對環境造成了巨大威脅。吸附法是處理水體重金屬的主要方法之一，其研究熱點主要集中在新型吸附劑的開發與利用方面。石墨烯因其超凡的物化特性是目前材料學領域研究的熱點，它是構建二維或三維功能材料的重要組成單元。二維鐵磁性石墨烯納米功能材料的製備與套用已受到環境學者的廣泛關注。本項目旨在通過水熱法製備高效吸附水體重金屬的三維鐵磁性石墨烯納米吸附材料，在三維結構與磁性獲取過程中，實現石墨烯與鐵氧化物、氧化鈰的有機組合; 通過聚合法實現三維鐵磁性石墨烯與聚苯胺的進一步複合；考察材料的吸/脫附性能以此指導材料的最佳化；揭示石墨烯基納米吸附材料與水中重金屬離子相互作用機理；發展高性能三維鐵磁性石墨烯基納米吸附材料的低成本、宏量製備方法。這一項目的確立和完成，不僅可以獲得新型石墨烯基納米吸附材料，還能進一步豐富吸附法去除重金屬的理論，解決日益嚴峻的水體重金屬污染問題。
結題摘要
隨著經濟持續快速發展，排放到環境中的含重金屬廢水日益增多，不僅嚴重污染環境還對全社會的可持續發展造成了巨大威脅和制約。重金屬的去除方法包括：吸附法、離子交換法、化學沉澱法、生物法等。本項目的目的是在國內外利用吸附法去除水中重金屬離子研究的基礎上，製備了一些列石墨烯/類石墨烯基複合物納米功能材料，並利用所得材料實現水中重金屬等污染物的去除。 本項目主要包含三部分：花瓣狀三氧化二鐵/二硫化鉬、鐵磁性二硫化鉬及石墨烯/氧化釔納米複合物的製備與環境套用。首先利用水熱合成法得到具有花瓣狀結構的三氧化二鐵，再將其分散在二硫化鉬的合成體系中，水熱法製備得到花瓣狀結鉤的三氧化二鐵/二硫化鉬複合物。該複合物材料具有多活性位點的富硫結構，對六價鉻具有一定的吸附能力，且在可見光下，對水中的六價鉻具有良好的光催化性能。利用吸附-光催化聯用的技術，這種花瓣狀三氧化二鐵/二硫化鉬在1.5小時內能將20毫升，5毫克/升的六價鉻完全去除。鐵磁性二硫化鉬的製備過程與花瓣狀三氧化二鐵/二硫化鉬的製備類似，不同的是首先利用化學法製備鐵磁性四氧化三鐵納米顆粒。所得的複合物中的四氧化三鐵納米顆粒均勻的分散在了硫化鉬片層結構上，且具有較高的飽和磁化率，能方便的採用磁性分離的方法從體系中分離開並實現重複利用。該複合物對水中的六價鉻離子具有良好的吸附/催化特性，利用吸附光催化連用的方法，5毫克該複合物即可將40毫升，濃度為5毫克/升的含六價鉻離子的模擬廢水中的鉻基本去除。此外，通過水熱合成法製備了石墨烯/氧化釔複合物。該複合物中片狀結構的氧化釔均勻地分散在了石墨烯氧化物片層結構上。該複合物對水中的甲基藍具有良好的吸附/催化特性，利用吸附光/催化聯用的方法，8毫克該複合物即可將40毫升，濃度為25毫克/升的甲基藍模擬廢水完全降解。 項目的研究結果表明：片層結構的石墨烯/類石墨烯為模板的材料能很好地分散其他複合物組分，從而得到具有較大比表面積或更多活性位點的功能材料。所得材料不僅在吸附/催化重金屬方面有很好的性能，對於染料等其他水體污染物也存在潛在的優異性能。該項目的順利實施不僅豐富了石墨烯基可控自組裝及複合體系，獲得了關於石墨烯基納米材料的新知識，製備出一系列石墨烯基新材料，也為研製新型環境功能材料提供材料基礎與技術支撐。
