【摘 要】
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随着化石资源等非可再生能源日趋枯竭,重金属以及其他有机物对水体的污染情况逐渐恶劣,这些环境问题极大地制约了人类文明社会的进步与发展,因此开发由可再生资源制备的功能性多孔材料具有很大的潜在利用价值。单宁和壳聚糖在自然界中来源广泛且储量丰富,作为绿色环保可再生的材料,利用其表面丰富的官能团与其他物质复合制备出的材料不仅可以有效地去除重金属、染料及其他有机污染物,还可以作为电极材料在超级电容器中进行氧化
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随着化石资源等非可再生能源日趋枯竭,重金属以及其他有机物对水体的污染情况逐渐恶劣,这些环境问题极大地制约了人类文明社会的进步与发展,因此开发由可再生资源制备的功能性多孔材料具有很大的潜在利用价值。单宁和壳聚糖在自然界中来源广泛且储量丰富,作为绿色环保可再生的材料,利用其表面丰富的官能团与其他物质复合制备出的材料不仅可以有效地去除重金属、染料及其他有机污染物,还可以作为电极材料在超级电容器中进行氧化还原反应,从而作为赝电容对能量进行存储。本文利用生物质中的单宁和壳聚糖与氧化石墨烯制备复合材料,通过红外、XRD、BET、SEM和XPS等表征手段对它们的形貌和结构进行了分析,并进一步研究其在水处理和电极材料方面的应用:1.利用单宁、壳聚糖和氧化石墨烯通过一步水热法分别制备出单宁/石墨烯复合气凝胶TAG和单宁/壳聚糖/石墨烯复合气凝胶TCG,表征其各项性能并探讨其对六价金属铬和亚甲基蓝的吸附性能,并通过分析吸附等温线、吸附动力学和吸附热力学的数据证明吸附过程符合Langmuir吸附模型和准二阶动力学模型,过程自发且吸热。当p H=2.5、Cr（VI）溶液初始浓度为100mg/L、反应温度为55℃的吸附条件下,TAG对Cr（VI）的吸附容量达到168.8mg/g,TCG对Cr（VI）吸附量达178.6mg/g;在p H=11、反应温度55℃和MB初始浓度为200mg/L的吸附条件下,TAG对MB的吸附量达866.6mg/g,TCG对MB的吸附量达1111.1mg/g。2.检测TAG和TCG的电化学性能,发现生物质单宁和壳聚糖的引入为电极材料提供了巨大的赝电容。在0.5 A/g的电流密度条件下,可以测得TAG的质量比电容为252F/g,电荷转移电阻为3.6Ω,在1000次的恒流充放电实验后仍具有90%的电容保持率;测得TCG的质量比电容为312.5 F/g,电荷转移电阻为8.6Ω,在1000次的恒流充放电实验后仍具有95%的电容保持率,内阻增大但具有更大的比电容和更高的电容保持率。以上研究结果说明单宁/壳聚糖/氧化石墨烯复合气凝胶在水处理和超级电容器领域具有广阔的潜在利用价值。
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