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磁性還原氧化石墨烯的制備及其對(duì)雙酚A的吸附示意圖
石墨烯材料具有獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì)，在能源、催化和環(huán)境等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。近些年來(lái)，石墨烯基材料在吸附去除酚類(lèi)有機(jī)物污染物方面得到廣泛關(guān)注。
通常石墨烯基材料表面的含氧官能團(tuán)可以與酚類(lèi)污染物形成氫鍵作用，然而石墨烯基材料表面的含氧官能團(tuán)的存在也會(huì)破壞其石墨化結(jié)構(gòu)，削弱其與酚類(lèi)污染物之間的π-π作用力，因此，石墨烯基材料表面的含氧官能團(tuán)的數(shù)量也許對(duì)其吸附酚類(lèi)污染物有顯著的影響。
然而還原氧化石墨烯對(duì)酚類(lèi)污染物的吸附機(jī)理和氧化石墨烯的還原過(guò)程對(duì)吸附酚類(lèi)污染物的影響還鮮見(jiàn)報(bào)道。此外，由于石墨烯基材料較小的尺寸和在水中優(yōu)異的分散性能，使得石墨烯材料本身在使用后很難回收再次利用。
近日，中國(guó)科學(xué)院新疆理化技術(shù)研究所資源化學(xué)研究室研究員張亞剛帶領(lǐng)其團(tuán)隊(duì)通過(guò)探究氧化石墨烯的還原過(guò)程，并將其進(jìn)行磁功能化，制備了不同還原程度的磁性還原氧化石墨烯材料，考察了氧化石墨烯的還原程度對(duì)雙酚A的吸附動(dòng)力學(xué)和吸附容量的影響。研究表明，氧化石墨烯的深度還原降低了其對(duì)雙酚A的吸附容量；然而將磁性還原氧化石墨烯吸附等溫線用其比表面積歸一化后，氧化石墨烯的深度還原卻可以提高其單位面積上的吸附量。
基于實(shí)驗(yàn)結(jié)果，科研人員提出其作用機(jī)理：在石墨烯材料吸附雙酚A的過(guò)程中，π-π作用起主要的作用；經(jīng)過(guò)深度還原后的氧化石墨烯，其對(duì)雙酚A吸附容量的降低是由于石墨烯片層的聚合減少了吸附位點(diǎn)。此外，實(shí)驗(yàn)結(jié)果還顯示，磁功能化后的還原氧化石墨烯，可以通過(guò)外加磁場(chǎng)快速回收，經(jīng)再生后多次反復(fù)使用，為大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用打下了基礎(chǔ)。
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