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石墨烯是最新发现的二维碳质材料,因其大的比表面积,独特的物理和化学性能,成为纳米领域的一个新热点,在废水处理方面具有广阔的应用前景。本文以氧化石墨为切入点,深入探讨了氧化石墨、氧化石墨烯及金属氧化物-石墨烯复合物的制备以及在印染废水处理方面的应用研究。工作分为四个部分: (1)氧化石墨对阳离子染料的吸附性能研究 首次研究了以不同方法制备的氧化石墨及其剥离前后对染料的吸附性能,以亚甲基蓝为研究对象,通过采用UV-Vis吸收光谱跟踪吸附过程及采用物理化学光谱技术对吸附前后的吸附剂进行表征,我们发现氧化程度较高的氧化石墨对亚甲基蓝的吸附效果较好,超声剥离后得到的氧化石墨烯以及剧烈搅拌对亚甲基蓝的吸附效果反而降低。20℃静置条件下由改进的Hummers法制备得到的氧化石墨对亚甲基蓝显示出最好的吸附效果高达751.9mg·g-1,而且直接以氧化石墨悬浮液进行吸附试验,无需进行任何处理,可以迅速将染料脱色。本文同时也研究了温度、pH等实验条件对亚甲基蓝在氧化石墨上吸附效果的影响,及亚甲基蓝在氧化石墨上吸附动力学和吸附等温曲线。 (2)磁性Fe3O4/石墨烯(GE)的制备与表征 本文仅使用氨水、可溶性Fe(Ⅱ)及Fe(Ⅲ)盐和氧化石墨烯为原料以共沉淀法制备磁性Fe3O4/GE纳米催化剂复合材料,实现了Fe3O4纳米颗粒生长和氧化石墨烯还原同步进行,并采用FT-IR、XRD、TEM及低温氮吸附-脱附分析方法对Fe3O4/GE催化剂的物相、颗粒粒径及比表面积进行了表征。 (3)磁性Fe3O4/GE&H2O2Fenton体系的催化活性研究 在H2O2存在条件下,考察了Fe3O4/GE在加热条件下对酸性红RS的催化降解活性。对印染废水催化降解研究表明,当氧化石墨烯与Fe3O4的质量比为1:10时,反应经过150min,对酸性红RS的降解率可达98.0％,且重复使用15次时对染料溶液的降解率仍保持在95.4%。 (4)磁性Fe3O4/GE&H2O2Photo-Fenton体系的催化活性研究 在H2O2存在条件下,以亚甲基蓝为目标降解物,考察了在模拟太阳光下Fe3O4/GE的催化活性,研究表明,当氧化石墨烯与Fe3O4的质量比为1:10时,经过2h催化反应,对亚甲基蓝的降解率达到98.7%,经过10次循环使用后对染料溶液的降解率仍保持在95.7%以上,性能明显优于纯的Fe3O4。