石墨烯復(fù)合材料的制備及對(duì)吸附性能研究

摘要：水滑石擁有特殊層狀結(jié)構(gòu)及和獨(dú)特的物理性質(zhì)，具有可調(diào)變的孔徑擇形吸附的催化性能，在催化吸附領(lǐng)域占有非常中重要的位置，石墨烯具有很大的表面積，有較強(qiáng)的吸附性。給水滑石一個(gè)更廣闊的平臺(tái)，石墨烯復(fù)合水滑石，增強(qiáng)了水滑石的吸附性能。利用石墨烯復(fù)合水滑石固體（吸附劑）用來吸附和和回收廢水中有害物質(zhì)或者我們有用的物質(zhì)，從而使廢水得到處理。收取廢水中的一些有用的物質(zhì)回收在利用。對(duì)人類的生活污水處理進(jìn)一步發(fā)展，對(duì)人類將來人類的污水處理提供好的建議。

關(guān)鍵詞：石墨烯；水滑石；石墨烯改性水滑石

一、前言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷的發(fā)展，我國的生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重的損害，尤其我生活污水嚴(yán)重影響人類的生活環(huán)境，和我們生活飲水健康。因此處理嚴(yán)重水污染和保護(hù)環(huán)境工程的方案，成為發(fā)展的重要的方向。

污水工業(yè)污水和生活污水。工業(yè)污水包括工業(yè)廢水包括廢水、污水、和其他液體，含有重金屬有害離子，有害物質(zhì)或者能回收利用的有用物質(zhì)。在我們的生活污水中有很多有毒有害的物資。污水在人類的生活或者生產(chǎn)中產(chǎn)生。污水中含有很多有害物質(zhì)和結(jié)構(gòu)復(fù)雜的有害物資。

本次實(shí)驗(yàn)的研究意義在于，通過實(shí)驗(yàn)室的條件來模擬對(duì)污水的處理方法，找到對(duì)污水處理的有效辦法，利用各種不同的原材料，者改性后的材料。降低對(duì)污水處理成本。

二、實(shí)驗(yàn)部分

（一）配置不同濃度的酞青藍(lán)溶液

稱取100mg的酞青藍(lán)于500Ml的容量瓶中，然后取7個(gè)燒杯，一次編號(hào)1到7，然后將酞青藍(lán)溶液稀釋到2.0mg/L，3.0mg/L4.0mg/L，5.0mg/L，5.5mg/L，6.0mg/L，6.5mg/L.用來實(shí)驗(yàn)用。

（二）石墨烯復(fù)合水滑石

石墨烯復(fù)合水滑石是通過化學(xué)辦法，水滑石具有特殊的物理性質(zhì)和層狀結(jié)構(gòu)，通過石墨烯復(fù)合水滑石的孔徑結(jié)構(gòu)和粗糙程度，提高水滑石的相對(duì)表面積，因而使水滑石的吸附性能增強(qiáng)。具體的方法是：利用Humm ers的方法，首先將石墨氧化，讓含氧官能團(tuán)在石墨表面上形成，從而石墨烯層與層間的距離增大形成氧化石墨，然后用還原性物資（水合肼）將其還原成石墨烯。一般利用共沉淀的方法合成水滑石，在合成水滑石的過程中加入不同比例的水滑石。

（三）吸附實(shí)驗(yàn)部分

先將配置不同濃度的酞青藍(lán)溶液依次分為多組加入離心試管中，然后將質(zhì)量相同的水滑石和不同比例石墨烯復(fù)合水滑石按一組，二組，三組...依次加入離心試管中，在離心機(jī)上離心后放在振蕩器上震蕩，取上層清液測(cè)Abs，從而測(cè)得水滑石以及不同比例的石墨烯復(fù)合水滑石對(duì)酞青藍(lán)的吸附量。

三、實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

（一）比較水滑石和石墨烯復(fù)合水滑石對(duì)酞青藍(lán)吸附

取質(zhì)量相同的水滑石和石墨烯改性水滑石然加入離心試管中，在取濃度相同的酞青藍(lán)溶液加入離心試管中，放在振蕩器振蕩8h然后放入離心機(jī)對(duì)它離心取上層清液，離心后取上層清液測(cè)溶液中的酞青藍(lán)的濃度，然后計(jì)算出水滑石和石墨烯復(fù)合水滑石對(duì)酞青藍(lán)吸附的物質(zhì)的量。

由于水滑石具有特殊的層狀結(jié)構(gòu)和可調(diào)變的孔徑，使其對(duì)酞青藍(lán)具有吸附性，經(jīng)過石墨烯的改性，改變了水滑石孔徑和增大了水滑石的表面積，還有使孔徑的粗糙程度發(fā)生了改變。使的復(fù)合水滑石對(duì)酞青藍(lán)的吸附能力提升。

經(jīng)過計(jì)算溶液中的酞青藍(lán)的濃度從而計(jì)算出水水滑石對(duì)酞青藍(lán)的吸附率沒有達(dá)到63.5%，但是石墨烯復(fù)合水滑石對(duì)酞青藍(lán)的吸附能力明顯增強(qiáng)，但是隨著溶液中的酞青藍(lán)濃度增加吸附能力都有所減弱。

（二）復(fù)合水滑石中的石墨烯的含量不同對(duì)酞青藍(lán)吸附影響

配置不同濃度的酞青藍(lán)溶液，加入離心試管中，在將比例依次為3%，6%，9%，12%，15%，18%，21%，25%復(fù)合的水滑石以相同的質(zhì)量加入離心試管，在放在振蕩器振蕩8h，然后讓離心機(jī)離心取上面清液，離心后取上層清液測(cè)溶液中酞青藍(lán)濃度。

隨著石墨烯含量增加，復(fù)合水滑石對(duì)酞青藍(lán)的吸附能力增強(qiáng)，但在石墨烯的含量在15%水滑石對(duì)酞青藍(lán)的吸附能力最強(qiáng)，隨后就是隨著石墨烯的比例增加復(fù)合水滑石的吸附能力出現(xiàn)下降的趨勢(shì)。

四、結(jié)論

復(fù)合水滑石相比水滑石來說，具有更多的孔狀結(jié)構(gòu)，增大其表面積，復(fù)合水滑石對(duì)生活污水或者工業(yè)污水中的物質(zhì)有更強(qiáng)的吸附能力，使復(fù)合水滑石對(duì)污水中的有害物資的吸附能力增強(qiáng)。

在石墨烯不同比例復(fù)合水滑石，起到重要作用的使石墨烯的含量，通過實(shí)驗(yàn)可以得出來，石墨烯的含量過低或者過高都不適合復(fù)合水滑石對(duì)酞青藍(lán)的吸附，只有在石墨烯的含量在15%左右的時(shí)候，復(fù)合水滑石對(duì)污水吸附能力達(dá)到最高效率。

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作者簡(jiǎn)介：鄧爽，男，1995-01-05，安徽省宿州市人，本科在讀，專業(yè)：材料化學(xué)。