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《西南民族大学》 2017年
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还原石墨烯泡沫的制备及其在油污吸附中的应用

吴蕊含  
【摘要】:原油泄漏等油污染对生态环境破坏力极大,后期修复非常缓慢,是威胁生态环境的重要污染源之一,因此油污处理成为当前环境保护研究的一个热点问题。石墨烯具有独特的结构和性质,可以形成三维多孔、疏水程度可调的泡沫状,在油污吸附方面有天然的优势。为了实现石墨烯在油污吸附中的应用,必须发展经济、高效的还原石墨烯制备技术,并测试相关产品的吸附性能。本文通过水热还原法、气相水合肼和液相水合肼还原法等对氧化石墨烯进行还原,还原得到的石墨烯片经过自组装形成三维多孔结构或者沉积在具有大孔结构的聚酯纤维上,从而制备了对油污有极大吸附能力的还原石墨烯泡沫。本文解决了石墨烯泡沫制备方法复杂、制备工艺不环境友好等问题,为石墨烯环境纳米技术提供了新的研究思路,并为油污处理提供了高效的吸附材料。首先,用葡萄糖作为还原剂,在水热条件下将氧化石墨烯还原制备了还原石墨烯泡沫,对其进行系统的表征,并用十二烷等多种油污测定还原石墨烯泡沫的吸附能力、在模拟环境中的实际效果以及循环再生性;随后,用水合肼对氧化石墨烯进行气相还原,制备了密度超低的石墨烯泡沫,测定其吸附油污的性能;最后,分别用水合肼和葡萄糖作为还原剂,制备了还原石墨烯/聚酯纤维复合材料,测定其吸附性能。通过研究,得到了以下主要结果:(1)葡萄糖作为还原剂,通过水热还原氧化石墨烯制备得到还原石墨烯泡沫,用于油污吸附。石墨烯经葡萄糖水热还原形成三维多孔结构。石墨烯泡沫有效吸附有机污染物和油污,表现极具竞争力的吸附性能。石墨烯泡沫可以处理纯的油污以及模拟海水中的油污。通过简单的挥发或者燃烧,石墨烯泡沫可以循环再生,10个循环后挥发回收的石墨烯泡沫吸附量仍保持了77%,燃烧回收的石墨烯泡沫保持了87%的吸附量。(2)气相还原法制备石墨烯泡沫,产物对油污及有机溶剂具有很高的吸附能力。氧化石墨烯冻干后用水合肼蒸汽还原可以得到气相还原石墨烯泡沫。石墨烯泡沫对油污和有机溶剂有极大的吸附量(72-224 g/g),特别是对于原油的吸附量可达165 g/g,表明石墨烯泡沫可以用于原油泄漏处理。石墨烯泡沫可以处理纯的油污以及模拟海水中的油污,而且因为石墨烯泡沫多孔疏水,它可以一直漂浮在海水水面。石墨烯泡沫可以循环再生,到9个循环时仍未观察到吸附量损失。(3)利用水合肼或者葡萄糖作为还原剂,制备还原石墨烯/聚酯纤维复合材料,产物成本低、对油污吸附效果好。氧化石墨烯用水合肼或者葡萄糖原位还原沉积到聚酯纤维上形成还原石墨烯/聚酯纤维复合材料。还原石墨烯/聚酯纤维复合材料有效吸附油污和有机溶剂,具有很大的吸附量。还原石墨烯/聚酯纤维复合材料吸附油污的演示实验在纯油污和模拟海水中都成功实现。因为其疏松的结构,还原石墨烯/聚酯纤维复合材料可以快速吸附原油,吸附量达到52 g/g。在循环再生过程中,吸附量少量损失,经过9个循环后吸附量仍有最初的78%。
【学位授予单位】:西南民族大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:X74;X55;TQ424

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