氧化石墨烯

蔡雅靜

[摘 ?要：氧化石墨烯以其良好的性能成為近年來一大熱點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)通過將氧化石墨烯與稀土釔的氧化物合成更具有優(yōu)異性能的復(fù)合材料。對其進(jìn)行研究對剛果紅染料的吸附模型。并且根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，復(fù)合材料對剛果紅的最大吸附量為422.3115mg/g。

關(guān)鍵詞：氧化石墨烯;氧化釔;吸附;剛果紅染料]

1前言

就目前來看，水體污染是較受到關(guān)注的環(huán)境問題。對于水體處理方法有很多，吸附法是處理受破壞水體眾多方法中較為有效的技術(shù)。

1.1氧化石墨烯-氧化釔復(fù)合材料

氧化石墨烯與石墨烯結(jié)構(gòu)大體大致相同，只是在一層碳原子構(gòu)成的二維空間無限延伸的基面上連接有大量含氧基團(tuán)，平面上含有-OH和C-O-C，而在其片層邊緣含有C=O和-COOH[1]。稀土豐富的能級以及特殊的4f外電子層結(jié)構(gòu)，讓它可以容易的與有機(jī)或無機(jī)官能團(tuán)結(jié)合形成多價(jià)態(tài)，多配位數(shù)的稀土化合物[2]。將兩種物質(zhì)結(jié)合，得到一種新的，并且有更優(yōu)異吸附效果的吸附劑。

2實(shí)驗(yàn)部分

2.1實(shí)驗(yàn)原理

2.1.1剛果紅染料測定原理

實(shí)驗(yàn)中采用UV-vis分光光度計(jì)測定剛果紅染料的濃度。此方法的理論基礎(chǔ)是朗伯-比爾光吸收定律。剛果紅染料所對應(yīng)的最大吸收波長為498nm。

2.1.2吸附量的計(jì)算

表達(dá)式為：

式中：qe 為飽和吸附量;C0為吸附前物質(zhì)濃度;Ce為溶液中物質(zhì)的平衡濃度;m為吸附劑的質(zhì)量;V為吸附液的體積。

2.1.3吸附模型

通過Langmuir模型以及Freundlich模型進(jìn)行擬合

Langmuir模型[3]表達(dá)式為：

Freundlich模型[4]表達(dá)式為：

式中：qe 為離子在吸附劑表面的吸附量;Ce 為溶液中離子的平衡濃度;qm 為Langmuir模型最大飽和吸附量，B為和吸附量相關(guān)的Langmuir模型常數(shù);Kn ，1/n 均為Freundlich模型常數(shù)。

2.2實(shí)驗(yàn)方法

2.2.1吸附劑的制備過程

制備過程：用250ml的三頸圓底燒瓶將0.2 g的氧化石墨烯溶于200 mL去離子水中，超聲0.5 h，而后將0.8 g的YCl3加入上述混合物中并繼續(xù)攪拌0.5h，再將3 mL2mol/L的NaOH溶液滴入混合液，將上述溶液加熱至363 K并持續(xù)攪拌，2 h后，冷卻至室溫，將合成的材料過濾并清洗數(shù)遍后，將產(chǎn)品在真空干燥箱中以333 K溫度烘干12 h。

3實(shí)驗(yàn)分析與探究

3.1剛果紅標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

標(biāo)準(zhǔn)曲線的繪制

繪制出的標(biāo)準(zhǔn)曲線方程是y=12.438x-0.0009，相關(guān)系數(shù)R2=0.99917。

3.2吸附等溫線研究

在實(shí)驗(yàn)條件為：常溫（16℃），ph=7.0，其他操作條件均相同的情況下實(shí)驗(yàn)所得到的數(shù)據(jù)分別通過Langmuir模型和Freundlich模型進(jìn)行擬合。

根據(jù)數(shù)據(jù)，Langmuir模型能更好的描述復(fù)合材料對剛果紅的吸附行為。從結(jié)果看，復(fù)合材料對剛果紅能夠達(dá)到的最大吸附量qm為422.3115mg/g。

4結(jié)論

就目前來看，氧化石墨烯和稀土都是吸附材料的研究熱點(diǎn)。用作載體的氧化石墨烯由于其表面所含有的大量官能團(tuán)和成本優(yōu)勢，使得它一直是復(fù)合材料的領(lǐng)域里的熱點(diǎn)[5]。結(jié)論表明本實(shí)驗(yàn)中的復(fù)合材料對剛果紅染料吸附過程符合Langmuir等溫吸附模式，是屬于單分子層吸附[5]。同時(shí)有較好的吸附性能

指導(dǎo)教師：閆海剛

參考文獻(xiàn)

[1]Heyong He，Jacek Klinowski，Michael Forster，Anton Lerf. A new structural model for graphite oxide[J].Chemical Physics Letters，1998，287（1）.

[2]周謹(jǐn).稀土在廢水處理中的應(yīng)用進(jìn)展[J].化工環(huán)保，2009，29（04）：335-338.

[3]王波. 石墨烯基復(fù)合材料的制備及其對重金屬離子的吸附研究[D].吉首大學(xué)，2014.

[4]郝夢秋. 氧化石墨烯—鐵氧化物復(fù)合吸附劑的制備及性能研究[D].中南大學(xué)，2014.

[5]付婷.石墨烯復(fù)合材料在水處理中的應(yīng)用研究[J].環(huán)境科學(xué)與管理，2017，42（02）：111-114.