Fe3O4纳米线@GO杂化体的制备及其电磁屏蔽与吸附性能的研究
氧化石墨烯相比于其他纳米材料，因在表面积、电导率、厚度等方面性能突出，所以其应用价值可以在储氢气瓶、电磁屏蔽、环境水污染处理等领域体现。但随着新技术的发展，对材料的要求也越来越高，氧化石墨烯的功能化改性成为当前的研究热点。本论文基于共沉淀原理一步法制备了Fe3O4纳米线@GO(Fe3O4NWs-pDA@GO)，探究了Fe3O4纳米线晶体的生长机理，并系统研究了Fe3O4NWs-pDA@GO的在树脂中取向状态与复合材料宏观的氧气阻隔性能、电磁屏蔽性能的关联规律。在此基础上以聚醚酰亚胺(PEI)为改性剂制备了Fe3O4NWs-pDA@GO-PEI，进一步探讨了Fe3O4NWs-pDA@GO-PEI对亚甲基蓝(MB)与重金属离子(Cu2+)的吸附行为。本实验所做的主要工作如下: (1)基于共沉淀原理一步法制备了Fe3O4纳米线@氧化石墨烯(Fe3O4NWs-pDA@GO)，并系统研究了Fe3O4NWs-pDA@GO的取向状态与复合材料氧气阻隔性能、电磁屏蔽性能的关联规律。采用热失重(TGA)、红外光谱(FTIR)、拉曼光谱(Raman spectra)等表征手段表明，多巴胺可以在不同pH的溶液环境中与Fe3+/Fe2+形成了不同的络合物，最终引导Fe3O4纳米线的生成，同时生成的聚多巴胺利用其本身的粘附性使得Fe3O4纳米线稳定结合在氧化石墨烯的表面。采用弱磁场诱导Fe3O4NWs-pDA@GO在树脂基体中发生取向，且Fe3O4NWs-pDA@GO在环氧树脂中最佳取向程度为96％，此时磁场强度为35mT。氧气阻隔测试表明，垂直于Fe3O4NWs-pDA@GO取向的方向，环氧树脂氧气透过系数最低可达3.84cm3/m2·24h·0.1MPa，相对于纯树脂降低了36.7％。电磁屏蔽测试表明:添加了2wt.％的Fe3O4NWs-pDA@GO在35mT的磁场下取向后的复材在电磁屏蔽性能方面体现出明显的各向异性，在垂直于入射波方向的电磁损耗明显大于无规分布的复材，而平行与入射波方向取向的复材则明显小于无规分布的复材。 (2)以聚醚酰亚胺(PEI)为改性剂制备了Fe3O4NWs-pDA@GO-PEI杂化体，系统探讨了Fe3O4NWs-pDA@GO-PEI对亚甲基蓝分子(MB)与重金属铜离子(Cu2+)的吸附性能。采用紫外-可见-近红外分光光(UV-Vis)、电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)等表征手段研究表明，Fe3O4NWs-pDA@GO-PEI对包括有机染料(MB)、重金属离子(Cu2+)均有较好的吸附效果，最佳吸附能力分别达到了112.3mg/L、63.54mg/g，且其吸附动力学和吸附热力学均分别符合准二级动力学模型和Langmuir吸附理论。经过五次循环使用后，其吸附能力均能保持在初始的80％以上。
杂化材料;氧化石墨烯;氧化铁纳米线;聚醚酰亚胺;制备工艺;亚甲基蓝;重金属离子;吸附性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
杨小平;贾晓龙
2019
中文
TQ424
2019-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）