氧化石墨烯和石墨烯纳米材料制备及其重金属吸附性能研究.pdf

⑨?MASTER?'S THE吣硕士学位论文氧化石墨烯和石墨烯纳米材料制备及其重金属吸附性能研究论文作者:杨熙指导教W-余颖教授学科专业:凝聚态物理研究方向:材料物理华中师范大学物理科学与技术学院 2012年5月⑨硕士学位论文 MASTER’S THESIS Preparation ofGraphene Oxide and Graphene Nanomaterials and their Application inHeavy Metal IonsRemoval ATheSiS Submitted inPartialFulfillment oftheRequirement inCondensed Matter Physics BV _ XiYang Postgraduate Program College ofPhysics Science andTechnology Central China Normal University Supervisor:Y'mg Yu Academie Title:Professor Signature础坐弪!二· Approved May,2012 ⑨硕士学位论文 MASTER’S THE$1S 华中师范大学学位论文原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师指导下,独立进行研究工作所取得的研究成果。除文中已经标明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本声明的法律结果由本人承担。作者签名:扬圣璺日期:加12年s月2f日学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解华中师范大学有关保留、使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华中师范大学。学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许学位论文被查阅和借阅; 学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。(保密的学位论文在解密后遵守此规定) 保密论文注释:本学位论文属于保密,在——年解密后适用本授权书。非保密论文注释:本学位论文不属于保密范围,适用本授权书。?名:哥镪导师签名:锵. 日期:2,o『2年f月2J日日期:砂/埤f月叫日本人已经认真阅读“CALIS高校学位论文全文数据库发布章程",同意将本人的学位论文提交“CALIS高校学位论文全文数据库"中全文发布,并可按“章程"中的规定享受相关权益。圃童途塞握銮卮溢卮;旦坐生;旦二生;旦三生筮查! 作者签名:杨跫日期:“粒年S月习日导师签名:令誊勿日期:勿f饵厂月叫日摘要因为特殊的电学和力学性能碳家族材料受到了广泛关注,尤其是氧化石墨烯和石墨烯。由于具有独特的二维单原子层结构,它们具有很多杰出的性能,比如说石墨烯就具有很大的比表面积,理论比表面积更是高达2630平方米/克。不仅如此, 它们的表面性质还可以通过表面化学修饰来进行调整,导致它们有很多潜在的应用价值。本论文通过修正的Hummers方法制备了氧化石墨烯,化学法合成的石墨烯通过先氧化后还原的过程制备,并通过X射线衍射仪、拉曼光谱和原子力显微镜等手段进行了结构表征。研究结果显示:拉曼光谱发现所制备的样品在1333cm"1处出现较强的D峰说明在氧化过程中碳碳双键被破坏,。的氧化石墨烯(001) 晶面特征衍射峰的出现证明了氧化石墨烯的存在。,。的特征峰消失和24。的(002)fi$面的特征衍射峰的重新出现说明了石墨烯的制备是成功的,拉曼光谱和透射电子显微的结果也证明了这一点。另外通过BET表征我们得到石墨烯的比表面积高达 -l。为了探讨制备的氧化石墨烯和石墨烯对重金属离子的去除,我们从吸附动力学和吸附热力学两个方面研究了五种不同碳材料对于二价镉离子的吸附情况,得到了吸附平衡曲线和吸附等温线,并用朗格缪尔方程、弗里德里希方程和三参数方程描述了吸附情况。结果发现:该五种碳材料(物理法石墨烯、活性炭、氧化石墨烯、碳纳米管、化学法石墨烯)吸附二价镉离子属于化学作用伴随下的物理吸附,化学吸附占主导地位,该吸附很快能达到平衡。从吸附性能上说物理法合成的石墨烯性能最佳,。这些碳材料吸附性能的排序为:物理法石墨烯>活性炭> 氧化石墨烯>碳纳米管>化学法石墨烯。同时吸附温度对于镉离子的吸附也有一定的影响。随着温度的降低,碳纳米管的吸附效果会越来越好。因此碳纳米管对于金属镉离子的吸附反应是放热反应,但是其它四种吸附材料则刚好相反是吸热反应。通过我们对于碳材料吸附性能的研究我们相信碳材料