氧化石墨烯基复合凝胶的制备及吸附性能研究.docx

氧化石墨烯基复合凝胶的制备及吸附性能研究
氧化石墨烯基复合凝胶的制备及吸附性能研究
摘要：
氧化石墨烯（GO）因其独特的结构和优异的性能，在环境保护、能源储存等领域受到广泛关注。本研究旨在制备氧化石墨烯基复合凝胶，并研究其在吸附性能方面的应用。首先，通过氧化石墨烯的还原反应制备氧化石墨烯凝胶（RG），然后通过RG与不同材料的复合制备氧化石墨烯基复合凝胶（GCG）。最后，研究了GCG在吸附重金属离子和有机污染物方面的性能。
关键词：氧化石墨烯，凝胶，复合材料，吸附性能
1.引言
氧化石墨烯（GO）是一种具有单原子厚度的二维碳材料，具有高比表面积、优异的导电性和化学稳定性。GO在吸附材料、传感器、储能材料等领域具有广泛应用的潜力。然而，GO的空隙结构限制了其在吸附性能方面的应用，因此需要进一步改进和研究。
2.实验方法
2.1GO的制备
GO的制备采用改进的Hummers方法。将天然石墨经过一系列的预处理步骤后，加入浓硫酸和冰醋酸，并在冰水中冷却。然后加入漂白剂并搅拌反应，最后用DI水洗涤产物并干燥，得到氧化石墨烯。
2.2氧化石墨烯凝胶（RG）的制备
将一定质量的氧化石墨烯加入适量的溶剂中，如乙醇或水，通过超声处理和搅拌使其分散均匀，然后加入交联剂并搅拌反应。最后，将混合物转移到模具中，经过凝胶化处理，得到氧化石墨烯凝胶。
2.3氧化石墨烯基复合凝胶（GCG）的制备
将纳米颗粒或纤维素等材料与氧化石墨烯凝胶混合，并通过搅拌和超声处理使其均匀分散。然后将混合物转移到模具中，在适当的条件下进行凝胶化处理，得到氧化石墨烯基复合凝胶。
3.结果与讨论
通过扫描电子显微镜（SEM）观察了氧化石墨烯凝胶和氧化石墨烯基复合凝胶的形貌。结果显示，氧化石墨烯凝胶具有较大的孔隙结构，而氧化石墨烯基复合凝胶具有更加均匀的孔隙分布。
通过比表面积测试，发现氧化石墨烯凝胶的比表面积较小，而氧化石墨烯基复合凝胶的比表面积显著增加。这表明引入复合材料可以增加不同材料之间的界面，进一步提高了材料的吸附性能。
通过吸附实验研究了GCG在吸附重金属离子和有机污染物方面的性能。结果显示，GCG对重金属离子具有较高的吸附容量和吸附速率，且在广泛的pH范围内表现出良好的吸附性能。此外，GCG对有机污染物也具有良好的吸附性能，表现出较好的去除效果。
4.结论
本研究成功制备了氧化石墨烯基复合凝胶，并研究了其在吸附性能方面的应用。实验结果表明，引入复合材料可以提高氧化石墨烯凝胶的孔隙结构和比表面积，进一步改善了材料的吸附性能。GCG在吸附重金属离子和有机污染物方面表现出良好的吸附性能，具有潜在的应用价值。
参考文献：
[1]LiuL,ZengW,WuH,etal.Graphene-basedaerogels:production,properties,andapplications[J].JournalofNanomaterials,2016,2016:6982316.
[2]ZhuC,WangX.Mesoporouscarbonmaterials:synthesisandmodification[J].Carbon,2017,110:75-96.