袁静怡1 尹苑烨2 郑晶宇3潘健民*
上海工程技术大学化学化工学院 上海 201620）
摘要： 本论文制备铁-镍-氧化石墨烯复合材料和MCM-48介孔分子筛材料，利用两种材料对阳离子染料进行脱色研究，讨论两种材料之间的用量配比、温度、酸碱度对染料处理效果的作用。通过对各材料吸附前后的TEM和XRD表征，分析研究材料的结构、吸附效果和效率。结果证明，用量配比达到MCM介孔分子筛: 铁-镍双金属复合材料=1:0.8时吸附效果最好，而当温度达到50℃，pH=3时，吸附效率最高。
关键词：氧化石墨烯, MCM-48，吸附,阳离子嫩黄7GL
1 实验材料的制备
1.1 铁-镍双金属复合材料的制备
称200mg氧化石墨烯置于200mL的去离子水中，超声搅拌器超声2h。之后，将悬浮液加入已配置好的100mL含有0.6gFeCl3和0.09gNiCl2.6H2O的混合溶液，搅拌12h；将0.55gNaBH4溶于100mL水中，在冰浴条件下，用胶头滴管缓慢滴加NaBH4溶液至混合溶液中，静置继续反应45min。将所得溶液抽滤，并用去离子水洗涤至中性，55℃下真空干燥20h，得到产物。[1]
1.2 MCM-48介孔分子筛的制备
取0.48gNaOH溶解于27.00g的去离子水中，并投加4.10g CTAB，在35℃恒温搅拌至CTAB完全溶解后，滴加5.3mL硅溶胶，搅拌30min。然后将混合液转入反应釜，在100℃环境下晶化4d后过滤并用去离子水洗涤至中性，在65℃下干燥，得到MCM-48粉末。将粉末放入马弗炉中，以2℃/min，在550℃条件下保温6h，待自然冷却，得到目标产物MCM-48。[2]
2 染料脱色吸附实验
2.1不同投加量的影响
不同混合比例材料的投入量对染料的去色效果都随着时间而增大后趋于平衡。当初始浓度为投加比例（MCM-48介孔分子筛：双金属材料）=1:0.8时，去除率接近99%，当投加量过多，反而影响了水中的吸光度。结果说明，投加量在1:0.6—1:1时去除率最好，根据染料浓度选择1：0.8投加比例为最佳值。
2.2 不同PH的影响
根据图1得， PH=3时，材料对染料脱色用时最短，但去除率随PH值增大而降低，且平衡时间延长。PH值在一定程度上影响复合材料的吸附降解能力，可能因为H+与铁离子作用产生氢自由基，同时有效控制了铁镍化合体的形成和转移。
.png)
图1 不同PH值对染料去除效率图
2.3 不同温度的影响
随着反应温度增高，复合材料的去色效果越好。温度达到50℃时，去除率较高且用时最短。在50℃的温度下，染料分子运动加快，与双金属的复合材料作用激烈，更有效地去除染料。
3分析与讨论
3.1.1 双金属复合材料的TEM 分析
图2中展示了铁-镍双金属复合材料的TEM图，由图中可以看出双金属粒子均匀分散，排列整齐，粒径偏小说明氧化石墨烯在一定程度上分散了铁-镍。
.png)
图2铁-镍双金属的TEM图
3.1.2 MCM-48介孔分子筛的TEM分析
图3中展示了MCM-48介孔分子筛的TEM图，明显可以看出颗粒完整，排列整齐，均匀分散，有清晰的轮廓和结构，介孔特征明显，可以证明是MCM-介孔分子筛。
.png)
图3 MCM-48介孔分子筛的TEM图
3.2.1 双金属复合材料的XRD分析
图4可知在吸附前的双金属混合材料在2=45.5°、74.4°和82°的有小包型峰值，因为Fe和Ni两种金属处于无定型状态。吸附后之前三个峰值全部消失，说明其中的金属离子和氧化石墨烯在硼氢化钠的作用下被还原，氧化态物质减少。
图4吸附前铁镍双金属材料
.png)
图4 吸附后铁镍双金属材料
3.3 讨论
当投放量（MCM-48介孔分子筛：双金属材料）=1：0.8吸附效果最好。两种材料混合投放更具有经济效益；当pH=3，且温度=50℃时，具有更好的去除效率。由TEM和XRD图可得，双金属复合材料的颗粒直径比单独氧化石墨烯的颗粒直径小，仅有20nm左右，具有更强的去色效果。
参考文献：
[1]周敏.石墨烯复合材料的制备及其对染料废水处理的研究,分析化学，2015,TB332
[2]潘健民，成岳，魏运洋.MCM-48jie介孔分子筛的合成与表征[J]陶瓷2010（02）：1000-2278-（2010）02-0199-04
[3]吴梦瑶,夏晨芸,吴佳琳,王瑜佳,周卿伟,邬迪华,傅力.石墨烯类材料在膜分离领域中的应用与研究[J].表面技术,2019,48(06):73-82.
[4]张媛.还原氧化石墨烯/聚偏氟乙稀复合材料的制备与性能研究[J]食品科学(包装工程),2015,TB332
[5]周海云.中孔碳材料的合成、表征及应用[J]工业催化,2009,TB383
[6]古兴兴. 介孔分子筛MCM-48对水溶液中有机物的吸附性能研究[D].浙江师范大学,2013.