聚多巴胺-石墨烯氣凝膠的制備及其吸附性能研究

張于弛，夏建榮，林 棋，薛涵與，江舒杭

(1.閩江學(xué)院海洋學(xué)院，福建 福州350108;2.福建省中國漆新型材料工程研究中心，福建 福州350108)

近年來，氣凝膠材料因其密度低、比表面積大等優(yōu)點而受到越來越多的關(guān)注，在不同材料的氣凝膠中，石墨烯基氣凝膠具有良好的吸附性能，被認為是解決日益嚴重的水污染問題的一種有前途的材料。不同的污染物，如染料、重金屬離子和含油液體，可以通過一定的相互作用吸附在石墨烯片的表面上[1-3]。一般來說，石墨烯疏水親油性，使得石墨烯更傾向吸附含油污染物。因此，石墨烯基氣凝膠通常用于油水分離。采用氧化石墨烯(GO)還原制備的石墨烯氣凝膠仍有大量的官能團存在，與水溶液中的染料分子之間存在氫鍵或靜電相互作用，也對染料污染物具有一定的吸附能力[4-6]。Yang等人研究結(jié)果表明，GO氣凝膠對亞甲基藍和甲基紫具有較好的吸附性能[7]。然而，在氣凝膠制備過程中，由于GO的長徑較大，仍會出現(xiàn)GO片的堆積或聚集現(xiàn)象，三維多孔結(jié)構(gòu)易坍塌，限制其使用。因此，尋找一種能同時賦予氣凝膠優(yōu)良結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和吸附性能的改性劑具有重要意義。

多巴胺(DA)是一種獨特的模仿粘附蛋白分子，它含有鄰苯二酚和氨基官能團，能同時還原和表面改性GO，在還原氧化石墨烯(RGO)表面生成聚多巴胺(PDA)層，提高氣凝膠多孔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，使氣凝膠在水體中污染物去除方面的實際應(yīng)用提供了可能性[8]。本論文以多巴胺為粘合劑和還原劑，通過水熱法一步還原合成GO水凝膠，冷凍干燥后得到還原型石墨烯氣凝膠(GPA)。……