【摘 要】
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为获得廉价、环境友好的水体重金属吸附材料,当前,学者们正致力于利用绿色植物提取液替代化学还原剂,实现生物合成纳米材料的应用。本课题采用桉树叶提取液制得石墨烯(rGO),
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为获得廉价、环境友好的水体重金属吸附材料,当前,学者们正致力于利用绿色植物提取液替代化学还原剂,实现生物合成纳米材料的应用。本课题采用桉树叶提取液制得石墨烯(rGO),并利用rGO表面覆盖的大量含氧官能团来络合重金属离子。优化了 rGO对水中Pb(Ⅱ)的吸附条件,并通过吸附热力学和动力学理论模型进行拟合分析,实验结果表明:rGO对Pb(Ⅱ)的去除作用是以络合反应为主,且反应是自发、吸热的。石墨烯在实际应用中存在易堆叠团聚、在水体中分散性差、制备成本高等问题,我们设计了在空气气氛、80℃的实验条件下,采用桉树叶提取液一步还原制得石墨烯/纳米铁复合材料(rGO/Fe NPs),以期降低石墨烯类吸附材料的制备成本,推广石墨烯在水环境修复中的实际应用,并分析推测石墨烯/纳米铁复合材料的绿色合成机理。本文采用TEM、XPS、XRD和FTIR等表征技术对rGO/Fe NPs的组成与结构进行分析得知:rGO/Fe NPs是由粒径为20-40 nm的Fe304纳米颗粒不规则分布在石墨烯纳米片上构成的复合材料,且其表面富含有机物。此外,我们还采用GC-MS分离检测桉树提取液反应前后所含的主要活性物质变化,推断出13种有机组分可能参与rGO/Fe NPs制备过程中的还原反应,且其中的邻苯三酚可能是参与rGO/Fe NPs还原制备的主要成份。rGO/Fe NPs因具有一定机械粒度、在水中分散性佳、比表面积和吸附活性位点丰富等优点,对水中Pb(Ⅱ)表现出良好的吸附效果。rGO/Fe NPs吸附容量和吸附速率皆优于单一组分的纳米铁和石墨烯,吸附实验数据经过热力学与动力学模型理论分析得知rGO/Fe NPs对Pb(Ⅱ)吸附为单分子层吸附为主的自发吸热反应,理论最大饱和吸附量可达101.01 mg/g,并推测rGO/Fe NPs对Pb(Ⅱ)的吸附机制为络合吸附作用。
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