氧化石墨烯-殼聚糖復(fù)合物的制備及應(yīng)用研究.pdf

1、石墨烯和氧化石墨烯具有獨(dú)特的二維納米結(jié)構(gòu)以及優(yōu)異的性能。石墨烯基材料在超容電容器、能量吸收與存儲(chǔ)、分子傳感、催化、光熱治療、以及環(huán)境保護(hù)等方面具有重要應(yīng)用價(jià)值。氧化石墨烯是目前大量生產(chǎn)石墨烯基材料最方便、快捷且經(jīng)濟(jì)的前驅(qū)體。殼聚糖是由第二大天然高分子—甲殼素經(jīng)部分脫乙?；茫哂蟹浅：玫纳锵嗳菪?、抗菌性、生物可降解性等優(yōu)點(diǎn)。殼聚糖鏈上含有大量羥基和氨基，可以與重金屬離子絡(luò)合，從而達(dá)到吸附重金屬離子的目的;其溶于酸性水溶液顯正電性，可

2、通過(guò)靜電作用吸附陰離子性的染料。而磁性材料可被遠(yuǎn)程調(diào)控以及用于無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)，被研究者廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥、磁流體、磁共振成像以及環(huán)境保護(hù)等領(lǐng)域的研究。本論文利用殼聚糖與石墨烯基材料的優(yōu)點(diǎn)，并引入磁性納米粒子，設(shè)計(jì)并制備了氧化石墨烯-殼聚糖復(fù)合物，希望在環(huán)境保護(hù)方面實(shí)現(xiàn)一定的應(yīng)用價(jià)值。
　　本文中，發(fā)明了一種新的制備殼聚糖-氧化石墨烯復(fù)合物薄膜的方法，并研究了膜的性質(zhì)、形成機(jī)理及其應(yīng)用;在殼聚糖/氧化石墨烯復(fù)合物中引入了磁性Fe3O4納米

3、粒子，將復(fù)合物用作水處理的吸附劑，希望可以簡(jiǎn)化吸附過(guò)程并降低吸附過(guò)程能耗。本論文共分為以下三章:
　　第一章，介紹了本論文的研究背景及研究意義。首先概述了石墨烯、氧化石墨烯的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，并介紹了目前石墨烯基材料的分類、發(fā)展?fàn)顩r及應(yīng)用前景。然后介紹了殼聚糖的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及殼聚糖復(fù)合材料的應(yīng)用。還介紹了磁性材料的優(yōu)點(diǎn)及應(yīng)用。最后介紹了本碩士論文的研究目的及意義。
　　第二章，發(fā)明了一種運(yùn)用透析法，即以透析袋為模板通過(guò)改變透析液pH

4、來(lái)制備羧甲基殼聚糖膜的方法。首先用改進(jìn)的Hummers法合成了氧化石墨烯，選用抗壞血酸鈉還原氧化石墨烯，并用透析法分別制備了氧化石墨烯和還原的氧化石墨烯功能化的羧甲基殼聚糖膜。對(duì)所制備的膜進(jìn)行了SEM、拉曼光譜的表征以及力學(xué)性能的研究。通過(guò)FT-IR、XRD、TGA-DTA的測(cè)試，表明了成膜的原因是羧甲基殼聚糖部分質(zhì)子化。我們用所制得的膜用于Cu2+和染料氨基黑10B的吸附性實(shí)驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)還原的氧化石墨烯功能化的羧甲基殼聚糖膜對(duì)氨基黑1

5、0B的吸附性能最好。
　　第三章，用溶劑熱法制備了具有磁性的氧化石墨烯，并與殼聚糖復(fù)配形成磁性氧化石墨烯-殼聚糖復(fù)合物，用于染料的吸附。對(duì)所合成的磁性氧化石墨烯及其復(fù)合物進(jìn)行了SEM、拉曼光譜、紅外光譜、XRD的表征以及磁學(xué)性能測(cè)試。
　　最后將所制得的磁性復(fù)合物用于甲基紫、亞甲基藍(lán)、羅丹明B、剛果紅等染料的吸附，發(fā)現(xiàn)該復(fù)合物對(duì)這些染料均具有較好的吸附效果。在復(fù)合物中引入了磁性，可降低在回收吸附劑時(shí)的能耗，使回收過(guò)程簡(jiǎn)單化。