腐殖酸在石墨烯和氧化石墨烯上的吸附特征及其对铜吸附行为的影响

摘要

本研究利用批平衡和红外方法研究了HA在石墨烯(G)和氧化石墨烯(GO)上的吸附特征及其这些吸附的HA对铜吸附行为的影响。研究发现，G对HA具有高的吸附容量。HA主要以π-π作用和疏水性作用吸附在G表面，HA上的含氧官能团不但增加了G表面的负电荷密度，而且增加了G上吸附位点的数量。除此之外HA的吸附还促进了G在水中的分散。G的这些表面性质的改变最终增加了重金属铜在G上的吸附量。比较而言，GO具有低的:电子密度和表面积，因此HA在GO上的吸附量要小的多。而且HA的吸附数量受pH的影响很大。发现这些吸附的HA对铜在GO上的吸附没有明显的影响。一方面HA以氢键等极性作用吸附于GO上，遮蔽了GO部分表面;另一方面HA上多余的含氧基团又创造了新的吸附位点。这两种相反的机理相互抵消，结果导致了HA对Cu的吸附影响甚微。同步辐射用来进一步确定金属在石墨烯纳米材料表面的吸附形态。结果表明Cu与G和GO表面含氧基团的键合作用是其主要的吸附机理。增加溶液pH大于8. 0，发现很大一部分Cu沉淀于G的表面。当加入HA后，高pH条件下，Cu主要吸附于G表面的HA上，没有发生沉淀，改变了Cu在G上的吸附形态。而HA的存在对Cu在GO上的吸附形态没有影响。