Підготовка та характеристика оксиду графену для адсорбції іонів Pb (II) та Zn (II) з водного розчину: експериментальне, термодинамічне та кінетичне дослідження

Схема приготування оксиду графена з графіту.

Криві термогравіметричного аналізу (TGA) графіту та оксиду графена.

Спектри УФ-ВІС, що відповідають зразкам Gr та GO.

Спектри інфрачервоної спектроскопії з перетворенням Фур'є (FT-IR) A-природного графіту та B-GO.

Картини рентгенівської дифракції, що відповідають графіту та графену.

Спектри КР для графіту (Gr) та оксиду графену (GO).

Енергії зв'язку спектрів рівнів C 1s Gr і GO. Піки були деконволютовані в піки C – C, C – O – C, C = O та COOH.

Скануюча електронна мікроскопія (SEM) (a) Gr (b) GO та передавальна електронна мікроскопія (TEM) (c) Gr (d) GO.

Ізотерми адсорбції-десорбції газу N2 зразків та розподіл пор за розмірами (PSD), розраховані за допомогою ядра загартованої теорії функціональної щільності (QSDFT): (a) Gr (b) GO (c) моделювання Gr з теорією функціонування нелокальної щільності (NLDFT) та QSDFT.

(а) Вплив рН на адсорбцію іонів металів Pb (II) та Zn (II) на GO (Co = 5 мг L -1, CGO = 0,5 мл -1, T = 25 C, t = 210 хв) . (b) Точковий нульовий заряд. (c) Графік специфікації Pb. (d) Графік специфікації Zn.

Ізотерми адсорбції іонів Pb (II) та Zn (II) на GO: (a) Pb на GO (b) Zn на GO.

Кінетика адсорбції на GO. Умови експерименту: Co = 25 мг L -1, pH = 5,5, T = 298 K, CGO = 1,0 мг мл -1: (a) Pb (II) на GO (b) Zn (II) на GO. SPO: замовлення псевдо-грунтовки; SSO: псевдосекундний порядок.

Анотація

1. Вступ

2. Матеріали та методи

2.1. Матеріали та реагенти

Синтез оксиду графену

2.2. Характеристика оксиду графену

2.3. Аналіз ізотерм адсорбції N2 при 77 K

2.4. Дослідження взаємодії адсорбату – адсорбенту

2.4.1. Потужність адсорбції іонів Zn (II) та Pb (II) у партії на GO

2.4.2. Кінетичне та термодинамічне дослідження адсорбції іонів Zn (II) та Pb (II) на оксиді графена

3. Результати

3.1. Характеристика адсорбатів

1640 см -1 (смуга C = C), що відповідає вібраціям скелета графітових областей, а також показує смугу приблизно в 3440 см −1 [68,69,70,71,72], який зазвичай призначається розтягуванню ОН, що відповідає поглиненим молекулам води. Коли процес окислення проводився для отримання GO, FTIR показує появу смуги до 1695 см -1 через вібрації типу -COOH (C = O у карбоновій кислоті), що є чітким свідченням того, що оксид графену, GO, був успішно синтезований (рисунок 4, рядок B) [68,69,70,71,72]. Іншими групами, що підтверджують успішну підготовку GO, є: група, яка з'являється назустріч

1390 см -1, що відповідає групі C-OH, яка разом із смугою приблизно до. 3470 см -1, призначається режиму розтягування OH, що відповідає групам -COOH та групам -OH, прикріпленим на поверхні GO. Крім того, був представлений гурт

1075 см -1, що обумовлено вібраціями СО-груп у функціях карбонової кислоти або епоксидних груп на поверхні ГО [68,69,70,71,72], а також коливаннями С = О близько 1675 р. см −1 .