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重金属污染日益严重,其防治迫在眉睫。在治理方面,本文制备了两种功能化石墨烯材料,并进行了重金属离子吸附研究。化石能源的开采和燃烧是重金属污染的重要来源之一,在预防方面,本文合成了两种反芳香偶氮化合物,分析了其在有机光伏器件中的潜在应用价值。研究内容如下:(1)乙二胺功能化氧化石墨烯(GO-EDA)制备并用于吸附水中重金属离子。用乙二胺作为功能化试剂,制备了 GO-EDA。通过FTIR、XRD、SEM、元素分析及TGA对GO-EDA进行了表征分析。研究了初始金属离子浓度、溶液pH值、吸附时间对GO-EDA吸附重金属离子性能的影响。GO-EDA对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)和 Co(Ⅱ)的最大吸附容量分别为 740.7、97.0、84.1、70.8和68.2 mg/g。GO-EDA对重金属离子的吸附在30分钟左右达到平衡。GO-EDA对Pb(Ⅱ),Cu(Ⅱ)和Zn(Ⅱ)的去除率分别达到了 99.2%,95.8%和93.9%。准一级和准二级动力学模型被用于描述GO-EDA吸附重金属离子的动力学过程,结果表明GO-EDA对重金属离子的吸附是一种化学吸附。在处理污水实验中,经过GO-EDA处理后的污水中的金属离子浓度能达到国家地下水水质Ⅲ类标准。(2)乙胺功能化还原氧化石墨烯(rGO-EA)制备并用于处理水中重金属离子。用2-溴乙胺作为功能化试剂,制备了 rGO-EA。通过FTIR、XRD、SEM、元素分析及TGA对rGO-EA进行了表征分析。研究了初始金属离子浓度、溶液pH值、吸附时间对rGO-EA吸附重金属离子性能的影响。rGO-EA对Pb(Ⅱ)、Cu(Ⅱ)、Zn(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和 Co(Ⅱ)的最大吸附容量分别为 173.6、58.6、54.4、46.2和41.2 mg/g。吸附在50分钟左右达到平衡。rGO-EA对重金属离子的吸附是一种化学吸附。在处理污水实验中,经过rGO-EA处理后的污水中金属离子浓度能达到国家地下水水质Ⅲ类标准。(3)两种反芳香双偶氮化合物的结构与性质。采用简单的方法合成了两种化合物。通过X射线衍射确定化合物的晶体结构。通过紫外-可见光谱和循环伏安曲线数据得出材料的最低未占分子轨道(LUMO)和最高占据分子轨道(HOMO)能级。理论计算得到热力学数据。吉布斯自由能和熵的数据表明,在该反芳香化合物的聚集体中,电子可以容易地被接受以及离域。晶体结构表明,化合物可以以J-聚集的形态聚集,因此电荷能够在材料的有机界面处快速分离,同时电子能够在材料中快速的转移。LUMO和HOMO能级表明两个化合物适合作为受体材料用于制造具有高开路电压的有机光伏器件。