功能化三维石墨烯材料的制备及吸附性能研究的任务书.docx

功能化三维石墨烯材料的制备及吸附性能研究的任务书
任务书
任务简介：
石墨烯是一种新兴材料，具有二维特性及许多出色的性能。本任务旨在制备功能化三维石墨烯材料，研究其吸附性能，为污染物治理和水处理领域提供新的解决方案。
任务目标：
1.设计并制备具有功能化的三维石墨烯材料，通过化学还原法将其氮化及掺杂，从而使其表面具有吸附性能。
2.系统研究功能化三维石墨烯材料对重金属离子、有机物的吸附性能及吸附动力学、热力学等参数，并与其他吸附材料进行比较分析。
3.探究功能化三维石墨烯材料的再生、重复利用等处理问题，为其在工业实际应用中提供依据。
任务实施方法：
1.石墨烯氧化及还原：采用震荡法或机械剪切法将石墨化学氧化制备氧化石墨烯（GO），然后在化学还原剂（如还原型石墨烯）的作用下还原得到石墨烯。
2.石墨烯氮化及掺杂：将石墨烯和含氮化合物或掺杂剂反应，通过一定的能量改变提高石墨烯的质量和吸附性能。
3.吸附性能测试：对不同重金属离子和有机物进行吸附实验，并采用吸附等温线、吸附动力学等方法对其吸附性能进行研究。
4.材料再生：通过热解、微波等方法将吸附材料进行再生和重复利用，研究其性能变化及再生效果。
5.材料分析：采用扫描电镜、透射电镜、傅里叶变换红外光谱、X射线光电子能谱等方法分析材料的物理化学性质。
预期成果：
通过本任务的研究，预计可以：
1.制备出具有吸附性能的功能化三维石墨烯材料，相关产品可以在环保、化工行业等领域得到应用。
2.通过系统的实验分析，揭示材料的吸附机制和吸附性能，提供科学的依据和理论指导。
3.探究三维石墨烯材料的再生和重复利用问题，减少对资源的浪费。
任务时间表：
本任务预计时间为12个月，具体任务分配计划如下：
1.外文文献翻译和查阅（1个月）
2.材料制备与表征（3个月）
3.吸附实验及性能分析（6个月）
4.材料再生实验及性能分析（2个月）
5.报告撰写和总结（2个月）
参考文献：
1.Xu,Z.,Liu,Y.,Fan,X.,He,Y.,Wang,J.,&Zhang,H.(2018).Highlyefficientremovalofmercuryionsfromwaterusingthree-dimensionalnitrogen-dopedgrapheneaerogels.Chemicalengineeringjournal,346,239-249.
2.Safarpour,M.,Ghorbani,M.,Sazegar,M.R.,Sarmah,A.K.,&Luo,J.(2020).Three-dimensionalnitrogenandphosphorusdual-dopedgrapheneaerogelforhighadsorptionperformanceoforganicdyesandheavymetals.ChemicalEngineeringJournal,396,125278.
3.Chen,W.,&Yan,L.(2015).Three-dimensionalgraphenematerials:preparation,structuresandapplicationinsupercapacitors.Energy&EnvironmentalScience,8(2),456-481.
4.Li,C.,Shi,G.,&Tang,W.(2019).Three-dimensionalgraphene-basedmaterials:synthesisandmultifunctionalapplicationsinelectrochemistry,sensing,catalysisandenergystorage.ChemicalSocietyReviews,48(2),537-552.