石墨烯水凝膠復(fù)合材料的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、應(yīng)用石墨烯復(fù)合材料的吸附及光催化效應(yīng)進(jìn)行水污染和電磁波污染治理的研究引起了大家廣泛的關(guān)注。為了豐富此領(lǐng)域研究?jī)?nèi)容，本論文開(kāi)展了石墨烯水凝膠復(fù)合材料的制備及其吸附，光催化和吸波性能的研究。采用水熱法合成了三種質(zhì)量比的三維結(jié)構(gòu)石墨烯/Fe3O4(G/Fe3O4)水凝膠，探討了G/Fe3O4水凝膠中Fe3O4納米粒子負(fù)載量不同對(duì)羅丹明B吸附的影響和對(duì)電磁波吸收的影響；應(yīng)用直接冷凍干燥—熱處理的方法制備兩種質(zhì)量比的三維結(jié)構(gòu)石墨烯/C3N4(G/

2、C3N4)水凝膠，討論了G/C3N4水凝膠中C3N4負(fù)載量不同對(duì)羅丹明B光催化性能的影響。使用X射線衍射儀(XRD)、X射線光電子能譜分析(XPS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、透射電子顯微鏡(TEM)對(duì)樣品進(jìn)行相組成、表面形貌和微觀結(jié)構(gòu)的觀察和分析表征，使用震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)復(fù)合材料的磁性能進(jìn)行了檢測(cè)，使用紫外可見(jiàn)光吸收光譜對(duì)羅丹明B的吸附和光催化性能進(jìn)行檢測(cè)，使用矢量網(wǎng)格測(cè)試儀對(duì)電磁波的吸收性能進(jìn)行檢測(cè)。
　　結(jié)果表明，

3、G/Fe3O4水凝膠是相互連接的三維多孔結(jié)構(gòu)，其中Fe3O4納米顆粒大約13nm，均勻分散在石墨烯納米片上，并且樣品具有很好的磁學(xué)性能，質(zhì)量比為1:1的G/Fe3O4水凝膠的磁化強(qiáng)度為46.61emu/g，1:2.5的復(fù)合物為59.88emu/g，1:4的復(fù)合物為65.39emu/g。由于GO納米片和Fe3O4納米粒子的協(xié)同作用，G/Fe3O4復(fù)合物不僅對(duì)有機(jī)染料羅丹明B吸附效率高達(dá)99.6％，而且對(duì)電磁波也有很好的吸收性能（吸收90%

4、以上的電磁波）。在對(duì)羅丹明B的吸附中，不同質(zhì)量比的復(fù)合物對(duì)羅丹明B的吸附效果都在99.6%左右，并且由于Fe3O4納米粒子的存在，使得吸附劑和溶液快速的分離開(kāi)來(lái)，便于材料多次循環(huán)使用;在電磁波的吸收中，G/Fe3O4水凝膠在2-20GHz頻率范圍內(nèi)表現(xiàn)出很寬且強(qiáng)大的波吸收性能，在研究Fe3O4納米粒子負(fù)載量對(duì)吸波性能的影響中發(fā)現(xiàn)，吸波性能強(qiáng)度順序G/Fe3O4(1:4)>G/Fe3O4(1:2.5)>G/Fe3O4(1:1)。這些數(shù)據(jù)表

5、明基于三維石墨烯和Fe3O4的納米材料制備出了既能吸收電磁波又能對(duì)污水處理的一種輕質(zhì)量、高性能的復(fù)合物，并且這種復(fù)合物在污水處理中有很好的重復(fù)利用性能，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　G/C3N4水凝膠XRD、SEM、TEM表征結(jié)果表明：使用這種簡(jiǎn)單地方法得到了具有三維結(jié)構(gòu)的G/C3N4復(fù)合水凝膠，三維結(jié)構(gòu)的孔洞相對(duì)于G/Fe3O4水凝膠的更大并且整齊，C3N4納米片附著在了石墨烯納米片的兩側(cè)。樣品的性能測(cè)試結(jié)果表明G/C3N4復(fù)合物對(duì)