柯秀裕，黄志豪，叶秋萍，邓小清，陈奕潮
(广东职业技术学院，广东佛山528041)
[摘要]目前在人类社会经济快速发展中，生态环境中的水资源不可避免地会受到有机物、无机物和微生物的污染，随着工业化的加速发展，清洁水资源的防治已成为严重的全球性问题，特别在发展中国家尤其突出。本文讲述了具有三维结构的还原氧化石墨烯凝胶染料降解材料的领先优势，及其在各行业中对有机染料降解处理的应用以及现阶段染料降解材料的性能和研究现状，并对具有三维结构的还原氧化石墨烯凝胶染料降解材料在水资源治理的应用中提出材料循环使用的展望设想。
[关键词]三维还原氧化石墨烯凝胶；染料降解材料；有机染料；水资源治理；应用
光纤研磨机[中图分类号]TQ [文献标识码]A [文章编号]1007-1865(2021)03-0068-02
Applications of Three Dimensional Reduced Graphene Oxide Gel Dyes for
Degradation of Materials
Ke Xiuyu, Huang Zhihao, Ye Qiuping, Deng Xiaoqing, Chen Yichao
(Guangdong Vocational and Technical College, Foshan 528041, China)
Abstract: At present, in the rapid development of human society and economy, water resources in the ecological environment will inevitably be polluted by organic matter, inorganic matter and microorganism. With the accelerated development of industrialization, the prevention and control of clean water resources has become a serious global problem, especially in developing countries. This article tells the story of a three-dimensional structure of dye degradation reduction graphene oxide gel material lead, and the application of organic dye degradation process in various industries and dye degradation of material properties and research situation at present stage, and the reduction of graphene oxide gel with three-dimensional structure dye degradation of material in water resources management in the application of materials recycled expectations are put forward.
Keywords: three-dimensional reduced go gels；dye- degradable materials；organic dyes；water resources management；application
三氧化钼(MoO3)具有的特殊结构是由八面体构成的结构单元，原子Mo在中心、原子O在角边，共角形成链连接，而每两个链共边形成层状的MoO3(化学计量结构)，依靠着范德华力交错堆积排列，因此
相对于其他无机化合物适用性来看，MoO3更方便小分子或离子的嵌入[1]。因而适用于各种领域，包括储能，吸附，气体传感设备，催化应用和电化学设备，并且在辅助降解废料的功能也逐渐被人所挖掘。通过三氧化钼作为辅助性材料，能够更加有效吸附染料产生的有机污染物(废水)，但一般的石墨烯气凝胶材料的制备过程中都会产生大量污染物，并且在染料废水处理过程中极易团聚，降低吸附效率，而本文讲述的三维还原氧化石墨烯凝胶染料降解材料运用特殊的工艺合成，使得三维还原氧化石墨烯气凝胶在染料降解等相关材料的制备变得较为简单化，减少在工艺制备上产生的污染，并提高吸附、降解、回收利用的性能，为我国水资源治理和防治提供理论，而本文主要讲述三维还原氧化石墨烯凝胶染料降解材料在水资源防治。
1 三维还原氧化石墨烯气凝胶复合材料作为吸附材料的优势
三维还原氧化石墨烯气凝胶可视为一种强吸附性能的碳纳米复合材料，应用于水资源污染物吸附和降解具有很大优势，主要有以下几个方面的优势：(1)利用还原氧化石墨烯的三维结构特点保证了该复合材料的染料降解效率；(2)三维还原氧化石墨烯气凝胶复合材料在有机染料降解和吸附上具有较强的能力；(3)该三维还原氧化石墨烯气凝胶复合材料具有机械强度高、结构稳定、低密度、可回收等优点。在应用过程中不会造成水资源受到第二次污染；(4)采用独特的工艺合成，使得制备方法较为简易、低污染并且使用成本低。
2 三维还原氧化石墨烯气凝胶复合材料在有机染料废料物中的吸附、降解
2.1 三维还原氧化石墨烯气凝胶染料降解材料
石墨烯(graphene)在吸附材料、光导材料等各个领域都有相当程度的发展潜能，它是由碳原子单层堆积形成具有蜂窝晶格状结构的纳米二维材料，巨大的比表面积、优异的化学稳定性和结构稳定性等特性使其具有广阔的应用前景。但石墨烯的制备是限制其应用的瓶颈。与其他石墨烯制备方法相比而言，氧化石墨(GO)还原法成本更低、产量更高，支持大规模生产等优点，是石墨烯量产潜在有效的途径[2]。rGO-MoO3气凝胶的制备方法通过氧化石墨烯水溶液超声混合成均匀的混合溶液，然后加入维生素C和MoO3，并均匀搅拌以获得均匀的溶胶混合溶液，将它干燥以获得rGO-MoO3水凝胶，然后将其在聚乙烯醇(PVA)溶液中浸泡后用去离子水洗涤再通过冷冻干燥得到rGO-MoO3气凝胶。在结构上进行创新复合，通过构建三维结构的还原氧化石墨烯来提高三维还原氧化石墨烯气凝胶(rGO-MoO3)吸附、光催化降解和回收利用性能。
2.2 对其合成工艺进行创新优化
三维结构的还原氧化石墨烯气凝胶(rGO-MoO3)的制备、表征及结构调控，三维结构还原氧化后的石墨烯作为载体，三氧化钼负载在其中，并以纳米薄片状分布在三维还原氧化石墨烯气凝剂内部，为电子和空穴的分离时刻为其提供便利，并极大提高光先电子的抑制率。而三维还原氧化石墨烯气凝胶(rGO-MoO3)的3D 结构具有大量的活性部分，从而增加了有效的电子传导，延长了载流子寿命，并且
相当程度抑制光先电子和空穴的复合的作用，并以优异的性能增强了半导体材料的光催化效果提高染料降解性，从而获得光生电子结合率可控的三维还原氧化石墨烯气凝胶(rGO-MoO3)。
2.3 三维还原氧化石墨烯气凝胶染料复合材料的降解效率和循环利用
利用3D网状的还原氧化石墨烯气凝胶复合材料其出的结构稳定和低密度，使得能够悬浮在反应液中，在增大与反应液的接触面积的同时，能够提高降解效率和有效的材料回收。
3 在制造业废水中有机染料降解的应用
3.1 现水资源有机染废料的降解问题pva抛光轮
对生物健康和生态环境造成严重危害的有机染料废水，其毒性高、生物累积性强等特点，受到社会各界广泛关注。虽然目前已有许多方法可以用于有机染料废水的处理，如生物处理降解、物理吸附及其降解法和化学处理法等。在这些方法中传统物理吸附法是目前能够表现出超高处理性能的重要方法之一，但其方法在有机染料吸附后的处理及重新回收利用上步骤非常繁琐[3]。因而本实验提出的三维还原氧化石墨烯气凝胶(rGO-MoO3)由于合成制备方法简单，并具有机械强度高、结构稳定、价格低廉、绿环保、低密度、可回收等诸多优点，它在结构性能上优势直接
[收稿日期] 2020-11-26
[基金项目] 广东省2020年攀登计划专项资助项目三维还原氧化石墨烯凝胶关于染料降解的材料制备及应用研究(pdjh2020b0940) [作者简介] 柯秀裕(1998-)，男，湛江人，本科生，主要研究方向为应用化学。
2021年 第3期 广 东 化 工 第48卷 总第437期 · 69 ·
关系着有机染料的吸附和降解效率。 3.2 石墨烯基材料的吸附作用
石墨烯基材料对无机污染物(如镉、铬、铅、汞、砷等有害金属离子以及硝酸根、磷酸根、氯离子等非金属离子)的吸附作用主要依靠着石墨烯提供的物理吸附、静电引力、沉淀以及与材料表面官能团之间交换离子或原子的化学作用[4]。对有机污染物(如有机染料、有机农药、苯、苯系物等有机物)的吸附作用主要依靠阴阳离子之间的作用力、静电引力、疏水作用、π-π键相互作用、氢键、共价键和静电相互作用会影响碳材料表面粒子对有机化学品的吸附能力[5]。而在各个制造业花费巨额资金净化出来的优质水资源，有时达标排放中又受到二次污染，使得水资源清洁得不到保障。因此，迫切需要研发出一种既有吸附和降解，又不对水资源造成再次污染，且能循环利用的新型复合染料废料降解材料。 3.3 三维还原氧化石墨烯气凝胶染料降解的性能与应用
建立数据分析模型，研究三维还原氧化石墨烯气凝胶(rGO-MoO3)在模拟可见光下对水溶液中亚甲基真空装
蓝(MB)和甲基橙(MO)的降解作用，并且从反应动力学和光催化降解机理两方面研究三维还原氧化石墨烯气凝胶(rGO-MoO3)的降解行为；利用3D 网状的还原氧化石墨烯气凝胶(rGO-MoO3)其出的结构和低密度，使得能够悬浮在反应液中，在增大与反应液的接触面积的同时，能够提高降解效率和有效的材料回收。例如将吸附细菌后的三维氧化石墨烯凝胶经pH=2.0的酸处理后清洗，杀死并去除微生
物，从而使三维氧化石墨烯凝胶可反复使用[6]
。
4 结论
三维还原氧化石墨烯气凝胶，专门对有机染料废水中的有机污染物进行吸附后回收有机污染物，并对水资源不造成污染，具有机械强度高、结构稳定、低密度、可回收等优点，综合运行成本低。该研究有利于进一步提高三维还原氧化石墨烯复合材料在我国水资源防治领域的应用与研究，改善我国在染料污染方面的治理方案，加快石墨烯材料在相关产业的迅速拓展和推广，提高我国在污水高水平治理上的竞争力并带动其相关产品的发展，在
鸟笼灯>中间道路环境改善和促进经济发展、提高社会效益上有所贡献。
5 展望
现阶段需要获得结构可控的三维氧化石墨烯气凝胶复合材料，并掌握其复合材料的原料配比和制备工艺对其结构和形态的影响规律。以及光生电子结合率可控的三维还原氧化石墨烯气凝胶(rGO-MoO 3)，并掌握该气凝胶的原料配比及合成工艺对其组成与结构的影响规律。探索在三维还原氧化石墨烯气凝胶上负载MoO 3提高吸附性能，分析其具有良好降解功能复合材料的制备因素、结构、形貌与降解吸附等性能之间的内在联系，揭示该复合材料的增强机制，得到具机械强度高、结构稳定、低密度、可回收等优点，综合运行成本低。该研究有利于发展一种价格低廉、综合染料降解性能优异的三维还原氧化石墨烯新型复合材料。
参考文献
[1]刘星，曹丽云，黄剑锋．三氧化钼的性能及应用[J]．无机盐工业，2010，42(12)：12-15．
合闸脱扣器[2]徐柏衡．生物还原氧化石墨烯基材料的制备及其水处理性能[D]．山东大学，2020． [3]郑亚君．氧化镁基光催化材料的制备及对有机染料降解性能研究[D]．陕西科技大学，2019．
[4]吴志斌．基于石墨烯材料吸附/光催化去除水体中有机污染物的应用及机理研究[D]．湖南大学，2017．
[5]王军，伍水生，赵文波，等．石墨烯基内米材料吸附去除有机污染物的研究进展[J]．材料导报A ：综述篇，2014，5(5)：42-45．
[6]黄志豪，柯秀裕，陈悦臻．三维氧化石墨烯凝胶过滤材料的应用[J]．云南化工，2019，46(07)：140-141+143．
(本文文献格式：柯秀裕，黄志豪，叶秋萍，等．三维还原氧化石墨烯凝胶染料降解的材料应用[J]．广东化工，2021，48(3)：68-69)
(上接第46页)
采用环境保护部标准样品研究所提供的氯化物标准样品(国标号：GSB 07-1195-2000，批号：201850)，使用硝酸银滴定法和离子谱法进行5次测定，计算结果平均值及相对标准偏差，结果见表2。 1.3.2 讨论
方法比对结果的分析、评价方法，可采用统计技术和测量不确定度结合起来对质量控制结果进行判定。一般可采用En 值法。
|En|≤1，表明“满意”，无需采取进一步措施；|En|＞1，表明“不满意”，应采取措施。
对于使用已知参考值的标准样品进行方法比对，可以采用测定值在样品参考值上下限范围内进行简单
判定。
从表2中的测定数据可以得出，硝酸银滴定法和离子谱法的测定结果在标准样品的浓度范围值内，结果满意，两种方法对水中氯的测定结果没有显著性差异。在实际样品测试过程中，可以采用一种方法对另外一种方法的测定进行质量控制，提高实验室数据结果的准确性。
2 结语
实验室内部质量控制不是对检测结果的百分百的保证，是对检测过程是否处于受控状态的监控[4]。检验检测机构每年不定期开展实验室内部质量控制活动，采取方式多样的措施进行控制，可以满足实验室质量管理要求，通过不断的改进实验室人员水平、技术方法、仪器设备等方面的质量控制水平，提升实验室整体质量管理水平。方法比对在实验室质量控制中是一种简单易操作且有效的手段，可以对数据进行长期的监控，确保数据的可靠性和有效性。
参考文献
[1]姜秀琴，李佩林．质量控制在实验室的应用分析[J]．中国标准化，2019(20)：151-152．
[2]检测和校准实验室能力认可准则在化学检测领域的应用说明：CNAS-CL01-A002:2018[S]．北京：中国标准出版社，2018：3．
[3]CNAS-CL01《检测和校
准实验室能力认可准则》应用要求：CNAS-CL01-G001:2018[S]．北京：中国标准出版社，2018：3．
[4]苏鑫，尹本涛，蔡元青，等．化学检测实验室内部质量控制方法及结果评价探讨[J]．理化检验-化学分册，2020，56(4)：459-464．
(本文文献格式：周洁，朱洁，冯晓丽，等．方法比对在实验室质量控制中的应用[J]．广东化工，2021，48(3)：46)
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