功能化（类）石墨烯纳米复合材料在常见污染物检测、吸附中的应用

摘要

伴随城市化、工业化的不断扩张，非农业灌溉水的使用急剧增加，导致大量的重金属、抗生素、有毒染料等污染物通过生活污水和工业废水进入水体中，不仅对环境造成了巨大的破坏，而且严重危害着人类和动物的健康。因此，对水体中污染物的检测和治理至关重要。
　　（类）石墨烯材料和自掺杂聚苯胺均具有大π键共轭体系。若将这两种材料采用某一些途径进行复合，可制成新的功能化材料。该材料可通过两种材料之间的电子传递，实现材料之间的性能互补，从而进一步增强新型材料的性能，同时这也规避了（类）石墨烯因其紧密堆积的结构特征而造成的团聚，避免因为团聚所导致（类）石墨烯丧失单层分子的独特性能。
　　（类）石墨烯-自掺杂聚苯胺纳米材料由于其具有大的表面积、高的电化学性能和低的制作成本等优点，在电化学传感材料和吸附剂材料方面得到了越来越多的关注。基于此，本论文采用液相剥离法、化学法和冷冻/解冻法成功制备了氧化石墨烯-自掺杂聚苯胺纳米材料、氧化石墨烯-自掺杂聚苯胺-聚乙烯醇复合水凝胶以及二硫化钼-自掺杂聚苯胺纳米材料，并将其分别应用于重金属离子、抗生素小分子的电化学检测和染料分子的吸附中，详细的研究成果如下:
　　(1)采用液相剥离法成功制备了新颖的氧化石墨烯-自掺杂聚苯胺(GNO-SPAN)纳米复合材料。通过扫描电镜(SEM)和循环伏安法(CV)对GNO-SPAN纳米材料的结构特征和电化学性质进行了表征。基于GNO-SPAN纳米材料大的有效面积、强的导电性和高的稳定性，构建了铅、镉离子和氯霉素电化学传感平台，实现了对溶液中铅、镉离子的同步检测和氯霉素的高灵敏检测。
　　(2)采用简单的化学法和冷冻/解冻方法制备了一种新颖的氧化石墨烯-自掺杂聚苯胺-聚乙烯醇(GNO-SPAN-PVA)三维复合水凝胶。该三维复合水凝胶具有丰富的负电荷和大的表面积，可作为亚甲基蓝等阳离子染料的有效的吸附剂。研究了GNO-SPAN-PVA复合水凝胶对亚甲基蓝(MB)和番红花红-T(Safranine-T)两种阳离子染料的吸附和再生性吸附性能，为污水中染料的吸附处理提供了理论基础。
　　(3)通过绿色简单的液相剥离法制备了一种新颖的二硫化钼-自掺杂聚苯胺(MoS2-SPAN)纳米复合材料，这种材料具有大的有效面积和高的稳定性，对铅离子呈现出良好的导电性和吸附性。通过扫描电子显微镜、傅氏转换红外线光谱和循环伏安法对二硫化钼-自掺杂聚苯胺复合材料进行表征。基于MoS2-SPAN大的比表面积和好的协同效应，实现了对铅离子的高灵敏检测。

目录

摘要

第一章 文献综述

1．1 污染现状

1．1．1 重金属

1．1．2 抗生素

1．1．3 染料分子

1．2 石墨烯及其衍生物

1．2．1 石墨烯和氧化石墨烯简介

1．2．2 石墨烯及其衍生物的应用

1．3．二硫化钼

1．3．1 二硫化钼简介

1．3．2 二硫化钼及其复合物应用

1．4 聚苯胺及自掺杂聚苯胺

1．4．1 聚苯胺简介

1．4．2 聚苯胺及其衍生物的应用

1．5 水凝胶

1．5．1 水凝胶简介

1．5．2 水凝胶制备

1．5．3 水凝胶的应用

1．6 本文研究目的及意义

第二章 基于氧化石墨烯-自掺杂聚苯胺三维交联纳米墙同步检测Cd2+和Pb2+

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 纳米复合材料优化及表征

2．3．2 不同电极的修饰表征

2．3．3 实验条件的优化

2．3．4 不同浓度铅、镉离子的检测

2．3．5 重复性试验

2．4 本章小结

第三章 氧化石墨烯-自掺杂聚苯胺纳米复合材料高灵敏检测氯霉素

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 复合材料表征

3．3．2 修饰电极的电化学表征

3．3．3 实验条件的优化

3．3．4 不同浓度氯霉素的检测

3．4 本草小结

第四章 氧化石墨烯-自掺杂聚苯胺-聚乙烯醇三维复合水凝胶对阳离子染料的吸附研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 复合材料的表征

4．3．2 水凝胶含水量及其吸附研究

4．3．3 动力学研究

4．3．4 初始浓度的影响

4．3．5 脱附和可再生性吸附研究

4．4 本章小结

第五章 基于二硫化钼-自掺杂聚苯胺纳米复合材料高灵敏检测Pb2+

5．1 引言

5．2．实验部分

5．2．1．仪器与试剂

5．2．2 实验方法

5．3 结果与讨论

5．3．1 MoS2-SPAN纳米复合材料的表征

5．3．2 复合材料的优化

5．3．3 实验条件的优化

5．3．4 不同浓度铅离子的检测

5．3．5 重复性试验

5．4 本章小结

结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的论文

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