氧化石墨烯

蔡雅静

[摘  要：氧化石墨烯以其良好的性能成为近年来一大热点。本实验通过将氧化石墨烯与稀土钇的氧化物合成更具有优异性能的复合材料。对其进行研究对刚果红染料的吸附模型。并且根据实验结果，复合材料对刚果红的最大吸附量为422.3115mg/g。

关键词：氧化石墨烯;氧化钇;吸附;刚果红染料]

1前言

就目前来看，水体污染是较受到关注的环境问题。对于水体处理方法有很多，吸附法是处理受破坏水体众多方法中较为有效的技术。

1.1氧化石墨烯-氧化钇复合材料

氧化石墨烯与石墨烯结构大体大致相同，只是在一层碳原子构成的二维空间无限延伸的基面上连接有大量含氧基团，平面上含有-OH和C-O-C，而在其片层边缘含有C=O和-COOH[1]。稀土丰富的能级以及特殊的4f外电子层结构，让它可以容易的与有机或无机官能团结合形成多价态，多配位数的稀土化合物[2]。将两种物质结合，得到一种新的，并且有更优异吸附效果的吸附剂。

2实验部分

2.1实验原理

2.1.1刚果红染料测定原理

实验中采用UV-vis分光光度计测定刚果红染料的浓度。此方法的理论基础是朗伯-比尔光吸收定律。刚果红染料所对应的最大吸收波长为498nm。

2.1.2吸附量的计算

表达式为：

式中：qe 为饱和吸附量;C0为吸附前物质浓度;Ce为溶液中物质的平衡浓度;m为吸附剂的质量;V为吸附液的体积。

2.1.3吸附模型

通过Langmuir模型以及Freundlich模型进行拟合

Langmuir模型[3]表达式为：

Freundlich模型[4]表达式为：

式中：qe 为离子在吸附剂表面的吸附量;Ce 为溶液中离子的平衡浓度;qm 为Langmuir模型最大饱和吸附量，B为和吸附量相关的Langmuir模型常数;Kn ，1/n 均为Freundlich模型常数。

2.2實验方法

2.2.1吸附剂的制备过程

制备过程：用250ml的三颈圆底烧瓶将0.2 g的氧化石墨烯溶于200 mL去离子水中，超声0.5 h，而后将0.8 g的YCl3加入上述混合物中并继续搅拌0.5h，再将3 mL2mol/L的NaOH溶液滴入混合液，将上述溶液加热至363 K并持续搅拌，2 h后，冷却至室温，将合成的材料过滤并清洗数遍后，将产品在真空干燥箱中以333 K温度烘干12 h。

3实验分析与探究

3.1刚果红标准曲线的绘制

标准曲线的绘制

绘制出的标准曲线方程是y=12.438x-0.0009，相关系数R2=0.99917。

3.2吸附等温线研究

在实验条件为：常温（16℃），ph=7.0，其他操作条件均相同的情况下实验所得到的数据分别通过Langmuir模型和Freundlich模型进行拟合。

根据数据，Langmuir模型能更好的描述复合材料对刚果红的吸附行为。从结果看，复合材料对刚果红能够达到的最大吸附量qm为422.3115mg/g。

4结论

就目前来看，氧化石墨烯和稀土都是吸附材料的研究热点。用作载体的氧化石墨烯由于其表面所含有的大量官能团和成本优势，使得它一直是复合材料的领域里的热点[5]。结论表明本实验中的复合材料对刚果红染料吸附过程符合Langmuir等温吸附模式，是属于单分子层吸附[5]。同时有较好的吸附性能

指导教师：闫海刚

参考文献

[1]Heyong He，Jacek Klinowski，Michael Forster，Anton Lerf. A new structural model for graphite oxide[J].Chemical Physics Letters，1998，287（1）.

[2]周谨.稀土在废水处理中的应用进展[J].化工环保，2009，29（04）：335-338.

[3]王波. 石墨烯基复合材料的制备及其对重金属离子的吸附研究[D].吉首大学，2014.

[4]郝梦秋. 氧化石墨烯—铁氧化物复合吸附剂的制备及性能研究[D].中南大学，2014.

[5]付婷.石墨烯复合材料在水处理中的应用研究[J].环境科学与管理，2017，42（02）：111-114.