磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能的研究

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1、硕士学位论文MASTER’SDISSERTATION论文题目磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能的研究作者姓名刘亚洲学位类别工程硕士指导教师焦体峰教授2015年05月中图分类号：X703.5学校代码：10216UDC：661密级：公开工程硕士学位论文（应用研究型）磁性氧化石墨烯复合材料的制备及其吸附性能的研究硕士研究生：刘亚洲导师：焦体峰教授副导师：佟琦副研究员申请学位：工程硕士工程领域：化学工程所属学院：环境与化学工程学院答辩日期：2015年05月授予学位单位：燕山大学ADissertationinChemicalEngineerSYNTHESISOFMAGNETICGRAP

2、HENEOXIDEANDRESEARCHOFITSABSORPTIONBEHAVIORByYazhouLiuSupervisor:ProfessorTifengJiaoYanshanUniversity2015.05-II-燕山大学硕士学位论文原创性声明本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文《磁性氧化石墨烯的制备及其对染料废水吸附性能的研究》，是本人在导师指导下，在燕山大学攻读硕士学位期间独立进行研究工作所取得的成果。论文中除已注明部分外不包含他人已发表或撰写过的研究成果。对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式注明。本声明的法律结果将完全由本人承担。作者签字

3、：日期：年月日燕山大学硕士学位论文使用授权书《磁性氧化石墨烯的制备及其对染料废水吸附性能的研究》系本人在燕山大学攻读硕士学位期间在导师指导下完成的工学硕士学位论文。本论文的研究成果归燕山大学所有，本论文的研究内容不得以其它单位的名义发表。本人完全了解燕山大学关于保存、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关部门送交论文的复印件和电子版本，允许论文被查阅和借阅。本人授权燕山大学，可以采用影印、缩印或其它复制手段保存论文，可以公布论文的全部或部分内容。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上相应方框内打“√”）作者签名日期：年月日导师签名日期：年月日III摘要

4、各种染料废水的净化已经成为目前亟待解决的问题，氧化石墨烯（GO）巨大的比表面积赋予其极高的吸附性能，所以它在各种废水的净化处理中都具有很大的应用潜力。由于氧化石墨烯表面含有羟基、羧基等亲水基团，这使得吸附染料的氧化石墨烯难以从水溶液中提取出来，本文设计了一种表面含有Fe3O4的磁性氧化石墨烯。当染料被完全吸附到氧化石墨烯表面后，将溶液置于外磁场下就可以轻易地实现吸附后复合物与水溶液的分离；更重要的是从染料废水中分离的磁性氧化石墨烯经过乙醇等有机溶剂清洗后，可以实现吸附剂的重生，从而达到吸附剂重复性使用的目的。本文采用改进的Hummers法制备了氧化石墨烯，然后经由超声剥离制得了片层

5、结构的氧化石墨烯，最后通过静电自组装作用将四氧化三铁负载到氧化石墨烯表面。通过TEM、SEM、AFM、XRD、TG、FTIR、VSM等对磁性氧化石墨烯进行了表征，本文还研究了Fe3O4加入量对磁性氧化石墨烯的磁性能造成的影响。本文使用复合制备的磁性氧化石墨烯作为吸附剂对罗丹明B、亚甲基蓝、甲基蓝这三种染料的水溶液进行吸附试验对磁性氧化石墨烯对染料的吸附性能进行了探索。研究了pH、Fe3O4的形貌、复合物中Fe3O4和GO的配比等对磁性氧化石墨烯吸附性能的影响；此外，还对其进行了吸附动力学、吸附热力学实验，以便对其吸附机理进行研究；最后对磁性氧化石墨烯的再生性能进行了评价分析。本文制

6、备的氧化石墨烯具有片状的二维结构，表面有许多的褶皱；制备的磁性氧化石墨烯的饱和磁化强度最大可为40emu/g，磁性强度足够使其从水中分离出来；通过对其吸附热力学及吸附动力学分析，可以得知磁性氧化石墨烯吸附平衡数据符合Langmuir模型，其动力学数据符合准二级动力学模型，即氧化石墨烯对阳离子染料的吸附为化学吸附过程，且为单层吸附；在对吸附剂的重生实验中发现，磁性氧化石墨烯在6次吸附重生后，依然具有非常好的吸附性能，展现了循环使用的潜力。关键词：氧化石墨烯；吸附；再生；染料废水-IV-AbstractTheextensiveuseofdyehasbroughtgreatpolluti

7、onproblem,andithasalsobecomeatouchchallengewhichneededtobesolvedurgently.Withlargesurfacearea,grapheneoxide(GO)hasshowngreatpracticalpotentialityinwaterpurification.DuetothesurfaceofGOcontainingseveralhydrophilicgroups,suchas:hydroxyl,c