杯芳烴/還原氧化石墨烯纖維的制備及其選擇性吸附性能

陶旭晨， 李 林， 徐珍珍

(安徽工程大學(xué) 紡織服裝學(xué)院， 安徽 蕪湖 241000)

重金屬普遍應(yīng)用在電工電子及化工領(lǐng)域，但其難以被生物降解，易富集而對(duì)環(huán)境有危害，所以諸多研究致力于高效分離回收重金屬[1-2]。主要分離方法包括萃取法[3]、膜分離技術(shù)[4]、離子交換法[5]、吸附法[6]等，其中吸附法由于使用成本低、分離效率高而被廣泛使用。

杯芳烴及其衍生物是由苯酚單元在酚羥基鄰位以亞甲基或硫原子橋聯(lián)得到的環(huán)狀齊聚物，具有對(duì)金屬離子良好的識(shí)別能力[7-8]。課題組前期研究[9]制備了靜電紡杯芳烴聚酰亞胺(CPI)纖維，但存在由于纖維上負(fù)載的杯芳烴組分較少而導(dǎo)致平衡吸附量較低(僅為28 mg/g)的缺點(diǎn)。石墨烯具有巨大的比表面積，通過(guò)氧化反應(yīng)可在石墨烯表面以及片層間引入大量羥基、羧基、環(huán)氧基等含氧基團(tuán)得到氧化石墨烯(GO)，含氧基團(tuán)既可作為活性點(diǎn)接枝豐富的功能性基團(tuán)，也可被部分還原得到還原氧化石墨烯(rGO)。Zhang等[10]通過(guò)先酯化后還原的方法制備了杯芳烴功能化rGO復(fù)合材料，證明杯芳烴接枝rGO的可行性。

纖維是吸附材料的常見(jiàn)形態(tài)，靜電紡絲是制備微米級(jí)、納米級(jí)纖維的常用方法[11-12]。近年來(lái)，聚丙烯腈[13]、聚偏氟乙烯[14]、聚苯乙烯[15]等高分子聚合物已被用于制備靜電紡GO或rGO纖維。為此，本文首先制備了杯芳烴衍生物和GO，然后通過(guò)二步化學(xué)反應(yīng)制備得到杯芳烴接枝還原氧化石墨烯(CrGO)化合物，最后采用靜電紡絲技術(shù)得到CrGO纖維。研究了CrGO纖維的吸附選擇性、吸附動(dòng)力學(xué)、吸附等溫模型；通過(guò)尺寸匹配、金屬離子配位數(shù)和孤對(duì)電子等微觀層面分析，研究并提出可能的配位吸附模型。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)材料及儀器

材料：石墨粉(光譜純)、高錳酸鉀(分析純)、硫酸(分析純)、磷酸(分析純)、雙氧水(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%，分析純)、鹽酸(分析純)、水合肼(分析純)、氨水(分析純)、N,N-二甲基甲酰胺(DMF，化學(xué)純)、硝酸鉑(優(yōu)級(jí)純)、硝酸汞(優(yōu)級(jí)純)、硝酸鈉(優(yōu)級(jí)純)，國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亞胺鹽酸鹽(EDC，分析純)，合肥博美生物科技有限公司；聚苯乙烯(PS，重均分子量為25萬(wàn))，百靈威科技有限公司；去離子水，自制；5,17-二氨基-26,28-(1’,11’-二氧雜-4’,8’-二硫雜十一烷基)-杯芳烴(簡(jiǎn)稱(chēng)硫醚杯芳烴)，按文獻(xiàn)[16]自制。

儀器：靜電紡絲機(jī)(自組裝)；FD-1E-50真空冷凍干燥機(jī)(上海繼譜電子科技有限公司)；HR800拉曼光譜儀(美國(guó)地平線公司)；TG209F1熱重分析儀(德國(guó)耐馳公司)；S4800掃描電子顯微鏡(日本日立公司)；IR-Prestige21傅里葉變換紅外光譜儀、AA7000G原子吸收分光光度計(jì)(日本島津公司)。

1.2 試樣制備

圖1示出CrGO纖維的制備方法。其原理為首先將GO與硫醚杯芳烴依次通過(guò)酰胺化反應(yīng)、還原反應(yīng)制備CrGO化合物，再將CrGO化合物、PS溶解于DMF中制備紡絲液，最后通過(guò)靜電紡絲制備得到CrGO纖維。圖1所示的硫醚杯芳烴結(jié)構(gòu)上緣為氨基，具有接枝反應(yīng)性，下緣為1,11-二氧雜-4,8-二硫雜十一烷基(簡(jiǎn)稱(chēng)硫醚基)，具有與金屬離子配位吸附性。

圖1 CrGO纖維制備方法Fig.1 Preparation method of CrGO fibers

1.2.1 GO制備

將3 g石墨粉、18 g高錳酸鉀同時(shí)緩慢加入到400 mL混酸(硫酸與磷酸體積比為9∶1)中，緩慢加熱至50 ℃并保溫?cái)嚢?4 h，形成膠狀混合液；待膠狀混合液降至室溫，將含有3 mL雙氧水且總體積為400 mL的冰水混合液加入到膠狀混合液中，降溫靜置24 h后去除上層清液，將殘余膠體用鹽酸洗滌3次，再反復(fù)用去離子水洗滌殘余膠體，直至濾液為中性，得黃色膠狀物，將其冷凍干燥24 h得到GO。

1.2.2 CrGO制備

取10 mg GO于室溫超聲波分散于DMF中，加入少許EDC于60 ℃攪拌15 min，以活化GO中的羧基，再加入20 mg硫醚杯芳烴于60 ℃攪拌12 h，進(jìn)行羧基與氨基的酰胺化反應(yīng)；然后向反應(yīng)體系中加入0.8 mL的水合肼與氨水混合液回流12 h，以還原去除GO上部分含氧基團(tuán)，回流結(jié)束后降至室溫、過(guò)濾，用去離子水多次洗滌殘余物直至濾液為中性，真空干燥得CrGO化合物。

1.2.3 CrGO纖維制備

本文主要研究纖維中負(fù)載的CrGO對(duì)金屬離子的選擇性吸附性能，為規(guī)避紡絲聚合物本身對(duì)金屬離子吸附可能產(chǎn)生的影響，選擇不含N、O、F等極性基團(tuán)的PS作為靜電紡絲用聚合物。

將CrGO(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%)、PS(質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%)加入至DMF中，在室溫下攪拌12 h得到紡絲液，將紡絲液注入含0.7 mm內(nèi)徑針頭的注射器，設(shè)置紡絲距離為(20±1) cm，紡絲電壓為(15±1) kV，溶液流速為(0.50±0.05) mL/h進(jìn)行靜電紡絲，時(shí)間為2 h，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后真空干燥得CrGO纖維。用GO替換CrGO，其他條件不變，制備GO纖維作為對(duì)比。

1.3 測(cè)試與表征

化學(xué)結(jié)構(gòu)測(cè)試：將GO、硫醚杯芳烴和剪碎后的CrGO纖維經(jīng)溴化鉀研磨后，再壓成薄片，用傅里葉變換紅外光譜儀測(cè)定其特征基團(tuán)，以溴化鉀為背景，測(cè)試范圍為4 000～500 cm-1。

微觀結(jié)構(gòu)缺陷測(cè)試：分別將GO、硫醚杯芳烴、CrGO纖維置于拉曼光譜儀中測(cè)試其微觀結(jié)構(gòu)，光源為氬離子激光器，曝光1 s，掃描3次，測(cè)試范圍為1 700～1 200 cm-1。

熱穩(wěn)定性測(cè)試：利用熱重分析儀分別測(cè)試GO、CrGO纖維的熱重曲線，氮?dú)猸h(huán)境，樣品質(zhì)量為0.2 g，由室溫開(kāi)始以20 ℃/min的速率升至800 ℃。

纖維形貌觀察及直徑測(cè)試：將CrGO纖維噴金處理后，再通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)觀察其形貌。從SEM照片任意選取20根纖維，利用Image Pro軟件測(cè)量并計(jì)算纖維直徑及誤差。

1.4 選擇性吸附實(shí)驗(yàn)

分別將0.2 g GO纖維、CrGO纖維投入含有Na(Ⅰ)、Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的混合金屬離子溶液(體積為1 L，金屬離子質(zhì)量濃度均為40 mg/L，pH值為7)中，于室溫下振蕩吸附4 h，重復(fù)3次。吸附平衡時(shí)，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定混合溶液中殘余的金屬離子質(zhì)量濃度，則金屬離子平衡吸附量的計(jì)算公式為

(1)

式中：qe為金屬離子平衡吸附量，mg/g；c0、ce分別為初始狀態(tài)、平衡狀態(tài)的金屬離子質(zhì)量濃度，mg/L；V為金屬離子溶液體積，L；m為纖維質(zhì)量，g。

1.5 吸附動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)

取0.2 g CrGO纖維置于40 mg/L的 Pt(Ⅱ)溶液(pH值為7)中，于293 K振蕩吸附4 h，重復(fù)3次。在不同時(shí)間點(diǎn)取樣，并用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定樣品中金屬離子的質(zhì)量濃度，繪制吸附動(dòng)力學(xué)曲線。將吸附動(dòng)力學(xué)曲線數(shù)據(jù)分別用假一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型(見(jiàn)式(2))、假二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型(見(jiàn)式(3))進(jìn)行線性擬合[6]以分析其吸附動(dòng)力學(xué)。

ln(qe-qt)=-k1t+lnqe

(2)

(3)

式中：qt為t時(shí)刻金屬離子吸附量，mg/g；k1為假一級(jí)吸附速率常數(shù)，min-1；k2為假二級(jí)吸附速率常數(shù)，g/(mg·min)；t為吸附時(shí)間，min。

1.6 等溫吸附實(shí)驗(yàn)

取0.2 g CrGO纖維分別在283、293、303 K溫度下將不同初始質(zhì)量濃度的Pt(Ⅱ)溶液(pH值為7)吸附至平衡，重復(fù)3次，用原子吸收分光光度計(jì)測(cè)定金屬離子的質(zhì)量濃度。將數(shù)據(jù)分別按Langmuir吸附等溫模型(見(jiàn)式(4))和Freundlich吸附等溫模型(見(jiàn)式(5))進(jìn)行線性擬合[6]以分析其吸附等溫模型。

(4)

(5)

式中：ce為平衡吸附時(shí)金屬離子質(zhì)量濃度，mg/L；qm為最大金屬離子吸附量，mg/g；KL為L(zhǎng)angmuir常數(shù)，L/mg；KF為表征吸附能力強(qiáng)弱的Freundlich常數(shù)，mg/g；n為判斷吸附優(yōu)惠性的Freundlich常數(shù)。

2 結(jié)果與討論

2.1 纖維形貌分析

圖2示出不同放大倍數(shù)下CrGO纖維的掃描電鏡照片。利用Image Pro軟件測(cè)量并計(jì)算得到CrGO纖維的直徑為(2±0.5) μm。因?yàn)镃rGO紡絲液中含有rGO成分，rGO的導(dǎo)電性提升了紡絲液的電導(dǎo)率，致使電場(chǎng)力對(duì)紡絲液的拉伸作用加劇，有利于靜電紡絲成形。纖維表面上有極少量的顆粒狀物質(zhì)，這可能是因?yàn)镃rGO制備過(guò)程中，水合肼與氨水將含氧基團(tuán)進(jìn)行部分還原后，CrGO片層之間含氧基團(tuán)減少，層間距減小，基于高表面積引起范德華力增加，存在少量CrGO團(tuán)聚所致。

圖2 不同放大倍數(shù)下CrGO纖維的SEM照片F(xiàn)ig.2 SEM images of CrGO fibers at different magnification

此外，從SEM照片發(fā)現(xiàn)一些纖維表面存在粗糙褶皺，這可能是因?yàn)镃rGO紡絲液中聚合物PS為疏水性，而溶劑DMF為親水性，射流飛行時(shí)射流中DMF與環(huán)境中水蒸氣相容，會(huì)導(dǎo)致疏水性聚合物聚積相和親水性溶劑聚積相的兩相分離，溶劑聚積相最終轉(zhuǎn)變?yōu)榭椎?，?dǎo)致纖維呈現(xiàn)褶皺或微孔[17]。值得一提的是，該粗糙褶皺形貌與Pai等[18]提出將PS溶解于DMF制備紡絲液并在一定環(huán)境濕度可使靜電紡PS纖維產(chǎn)生表面褶皺的觀點(diǎn)一致。

2.2 纖維化學(xué)結(jié)構(gòu)分析

圖3 GO、硫醚杯芳烴、CrGO纖維的紅外光譜圖Fig.3 FT-IR spectra of GO, thioether calixarene and CrGO fibers

CrGO纖維的紅外光譜雖然在3 450 cm-1處仍出現(xiàn)羥基特征峰，但峰強(qiáng)度明顯較GO羥基特征峰減弱，表明CrGO纖維仍殘留少量羥基，原因是水合肼與氨水將CrGO中的含氧基團(tuán)部分還原；在1 638、1 535 cm-1處的特征峰分別指示為酰胺基的Ⅰ譜帶、Ⅱ譜帶，且未出現(xiàn)氨基的特征峰，表明硫醚杯芳烴的氨基與GO的羧基發(fā)生酰胺化反應(yīng)，并以酰胺鍵接枝；在1 913、1 820、1 735 cm-1處出現(xiàn)的三重峰歸屬于苯環(huán)，1 220 cm-1處的特征峰歸屬于芳醚鍵，651 cm-1處的寬峰為C—S鍵的伸縮振動(dòng)峰。苯環(huán)、芳醚鍵、C—S鍵3種硫醚杯芳烴特征基團(tuán)在CrGO纖維中的存在證明硫醚杯芳烴已接枝到GO上。

2.3 纖維表面微觀缺陷分析

通常用D峰與G峰的相對(duì)強(qiáng)度之比R(ID/IG)值來(lái)評(píng)價(jià)材料表面微觀缺陷，R值越小說(shuō)明材料的石墨化程度高和結(jié)構(gòu)缺陷少[19]。圖4為GO、硫醚杯芳烴、CrGO纖維的拉曼光譜圖?？芍蛎驯紵N曲線在1 700～1 200 cm-1拉曼位移區(qū)間內(nèi)未見(jiàn)明顯特征峰。GO曲線在1 570 cm-1出現(xiàn)G峰，為C原子sp2雜化面內(nèi)伸縮振動(dòng)；在1 380 cm-1出現(xiàn)D峰，為GO的結(jié)構(gòu)缺陷或邊緣結(jié)構(gòu)，表明材料的結(jié)構(gòu)無(wú)序性，其R值為1.27。與GO相比，CrGO纖維曲線中G峰、D峰的拉曼位移分別紅移至1 555、1 360 cm-1處，R值為1.05，較GO的R值減小，說(shuō)明CrGO纖維表面結(jié)構(gòu)微觀缺陷降低。這可能是硫醚杯芳烴與GO的酰胺化接枝反應(yīng)和還原反應(yīng)中，C原子sp2和sp3雜化程度均發(fā)生改變，晶格缺陷得到部分修復(fù)，導(dǎo)致CrGO表面缺陷程度下降；該現(xiàn)象與文獻(xiàn)[10]的分析結(jié)果相吻合，也進(jìn)一步表明硫醚杯芳烴已接枝于GO上。

圖4 GO、硫醚杯芳烴、CrGO纖維的拉曼光譜圖Fig.4 Raman spectra of GO, thioether calixarene and CrGO fibers

2.4 纖維熱穩(wěn)定性分析

圖5示出GO、CrGO纖維的熱重曲線。GO曲線在100～160 ℃區(qū)間的質(zhì)量損失為樣品中殘留水的揮發(fā)，在170～230 ℃區(qū)間的質(zhì)量損失歸因于GO中含氧基團(tuán)如羧基、環(huán)氧基、羥基的分解，從500 ℃開(kāi)始為GO主體碳環(huán)結(jié)構(gòu)的迅速熱分解。CrGO曲線在190～280 ℃區(qū)間的質(zhì)量損失歸因于酰胺鍵斷裂、硫醚基裂解以及殘留羥基的熱分解；在400～500 ℃區(qū)間的質(zhì)量損失歸因于硫醚杯芳烴組分中苯環(huán)以及紡絲聚合物PS中苯環(huán)的分解，而主體碳環(huán)的分解始于520 ℃，說(shuō)明CrGO纖維具有良好的熱穩(wěn)定性。

圖5 GO和CrGO纖維的熱重曲線Fig.5 TG curves of GO and CrGO fibers

CrGO纖維的熱穩(wěn)定性略低于CPI纖維[9](主鏈分解溫度為630 ℃)，這是因?yàn)镃PI纖維制備過(guò)程中進(jìn)行了330 ℃熱亞胺化高溫處理，生成了耐高溫的含N五元雜環(huán)與苯醚共軛結(jié)構(gòu)所致[9]。但是，高溫處理會(huì)導(dǎo)致硫醚杯芳烴組分流失，這也是CPI纖維平衡吸附量較低的原因。CrGO纖維未經(jīng)高溫處理，保證了硫醚杯芳烴組分含量，且其熱穩(wěn)定性已足以保障在吸附環(huán)境使用時(shí)穩(wěn)定存在。

2.5 吸附選擇性分析及配位模型構(gòu)建

表1示出GO、CrGO纖維對(duì)不同金屬離子的平衡吸附量平均值?？芍?，GO纖維對(duì)Na(Ⅰ)有強(qiáng)烈吸附，而對(duì)Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的吸附較弱。依據(jù)軟硬酸堿理論，GO上硬堿類(lèi)的含氧基團(tuán)對(duì)硬酸類(lèi)Na(Ⅰ)具有較好的吸附傾向，但對(duì)軟酸類(lèi)的Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)吸附較弱；另外，GO纖維上含氧基團(tuán)的數(shù)量有限，當(dāng)其被Na(Ⅰ)吸附占據(jù)后，很難再吸附其他金屬離子。

表1 GO及CrGO纖維對(duì)不同金屬離子的平衡吸附量Tab.1 Equilibrium adsorption uptake of GO and CrGO fibers for various metal ions

由表1可知，CrGO纖維對(duì)Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的吸附量大于Na(Ⅰ)。這依然可用軟硬酸堿理論解釋?zhuān)碈rGO纖維中的硫醚基為軟堿類(lèi)，易吸附軟酸類(lèi)的Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)；又因?yàn)镃rGO纖維中硬堿類(lèi)的含氧基團(tuán)如羥基數(shù)量較少，因此，對(duì)硬酸類(lèi)Na(Ⅰ)吸附能力下降。

由表1還可知，CrGO纖維對(duì)Pt(Ⅱ)吸附量比Hg(Ⅱ)高。這可用配位物穩(wěn)定性解釋?zhuān)瘁槍?duì)同一配體，電荷半徑比越大的金屬離子形成的配位物越穩(wěn)定[9]；Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)的電荷半徑比[20]分別為2.5和1.82，因此，Pt(Ⅱ)與CrGO纖維配位吸附更穩(wěn)定，流失少，吸附量更高。

配位模型從以下3方面構(gòu)建：一是空腔匹配分析，將硫醚基視為正十邊形空腔，邊長(zhǎng)按C—C單鍵1.54×10-10m計(jì)算得空腔的內(nèi)切圓半徑為2.37×10-10m，而Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)離子半徑[21]分別為0.8×10-10、0.96×10-10m，均小于空腔半徑，則理論上Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)均可進(jìn)入硫醚基空腔；二是金屬離子配位數(shù)分析，Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)都具有接受電子能力，也都可形成4配位數(shù)結(jié)構(gòu)[21]；三是孤對(duì)電子分析，CrGO纖維中硫醚基的—S—、—O—各有2對(duì)孤對(duì)電子，可與Pt(Ⅱ)、Hg(Ⅱ)發(fā)生配位。綜上，本文提出可能的配位模型如圖6所示。即金屬離子進(jìn)入硫醚基空腔，與—S—、—O—形成4齒配位模型。

圖6 推測(cè)的配位模型Fig.6 Putative model of coordination

綜上，CrGO纖維可以在Na(Ⅰ)、Hg(Ⅱ)共存的條件下，基于硫醚杯芳烴的離子識(shí)別能力對(duì)Pt(Ⅱ)選擇性吸附。

2.6 吸附動(dòng)力學(xué)分析

圖7示出CrGO纖維對(duì)Pt(Ⅱ)吸附動(dòng)力學(xué)曲線?？芍?，初始階段吸附迅速，25 min達(dá)到平衡吸附量的一半，240 min達(dá)到吸附平衡，平衡吸附量實(shí)驗(yàn)值為113 mg/g，較CPI纖維[9]的28 mg/g提升了303%。這可從2方面解釋?zhuān)阂皇荊O上羧基較多，1個(gè)硫醚杯芳烴分子可與GO以2個(gè)酰胺鍵接枝，使得CrGO纖維單位面積內(nèi)的硫醚杯芳烴接枝率高；二是CrGO纖維未經(jīng)高溫處理，硫醚杯芳烴流失少。

圖7 CrGO纖維對(duì)Pt(Ⅱ)的吸附動(dòng)力學(xué)曲線Fig.7 Adsorption kinetics curve of Pt (Ⅱ) on CrGO fibers

將圖7數(shù)據(jù)分別用式(2)、(3)進(jìn)行線性擬合，得到如下參數(shù)：假一級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)為吸附速率常數(shù)k1=0.015 3 min-1，平衡吸附量計(jì)算值qe=52.85 mg/g，相關(guān)系數(shù)R2=0.973 3；假二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)參數(shù)為吸附速率常數(shù)k2= 0.642×10-3g/(mg·min)，平衡吸附量計(jì)算值qe=114.95 mg/g，相關(guān)系數(shù)R2=0.998 8。比較相關(guān)系數(shù)可知，假二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型更為合適,因?yàn)榧俣?jí)吸附動(dòng)力學(xué)是基于假設(shè)吸附過(guò)程受化學(xué)機(jī)制控制[22]提出的，所以推斷CrGO纖維對(duì)Pt(Ⅱ)的吸附主要?dú)w因于化學(xué)吸附。假二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型得到的平衡吸附量計(jì)算值(114.95 mg/g)與實(shí)驗(yàn)值(113 mg/g)高度吻合，也證明了該模型的合理性。

2.7 吸附等溫模型分析

表2示出分別用式(4)和式(5)線性擬合后的吸附等溫模型參數(shù)?？芍?，3種溫度下Langmuir吸附等溫模型的相關(guān)系數(shù)均大于Freundlich吸附等溫模型，說(shuō)明Langmuir吸附等溫模型更適用于本文研究。因?yàn)長(zhǎng)angmuir吸附等溫模型[23]描述吸附過(guò)程為單分子層吸附，吸附位點(diǎn)分布均勻，且每個(gè)吸附位點(diǎn)的吸附能力一致，所以可推斷硫醚杯芳烴作為Pt(Ⅱ)的吸附位點(diǎn)在CrGO纖維上接枝分布比較均勻。此外，隨著溫度的升高，由Langmuir吸附等溫模型計(jì)算得到的最大吸附量qm呈上升趨勢(shì)，說(shuō)明CrGO纖維為吸熱型吸附，升溫可促進(jìn)吸附。另外，3種溫度下Freundlich吸附等溫模型的參數(shù)n均大于1，表明該吸附為優(yōu)惠吸附[24]，即Pt(Ⅱ)易被CrGO纖維所吸附。綜合吸附動(dòng)力學(xué)模型和吸附等溫模型分析，CrGO纖維對(duì)Pt(Ⅱ)的吸附過(guò)程主要?dú)w因于單分子層、化學(xué)型、吸熱型和優(yōu)惠型吸附。

表2 吸附等溫模型相關(guān)參數(shù)Tab.2 Parameters of adsorption isotherm models

3 結(jié) 論

1)通過(guò)酰胺化反應(yīng)、還原反應(yīng)制備了杯芳烴接枝還原氧化石墨烯(CrGO)化合物，再利用靜電紡絲技術(shù)成功制備了CrGO纖維。所得纖維直徑為(2±0.5)μm，形貌存在少量褶皺，呈現(xiàn)良好的熱穩(wěn)定性。與GO纖維相比，CrGO微觀表面結(jié)構(gòu)缺陷降低。

2)CrGO纖維在Hg(Ⅱ)、Na(Ⅰ)共存條件下具有對(duì)Pt(Ⅱ)選擇性吸附優(yōu)勢(shì)，通過(guò)分析硫醚基空腔與金屬離子尺寸匹配性、金屬離子配位數(shù)、硫醚基孤對(duì)電子，給出了4齒配位模型。

3)CrGO纖維對(duì)Pt(Ⅱ)的吸附可用假二級(jí)吸附動(dòng)力學(xué)模型、Langmuir吸附等溫模型解釋?zhuān)粗饕蕟畏肿訉?、配位鍵化學(xué)吸附，且升溫有利于吸附。293 K溫度下，240 min達(dá)到平衡吸附,平衡吸附量為113 mg/g，較杯芳烴聚酰亞胺纖維提升了303%。