费托合成（FTS）废水中的有机污染物低碳醇和酸是费托合成（FTS）工业化的限制因素。在这项工作中，研究了石墨烯上醇酸吸附和表面物质之间的结构容量关系，揭示了它们之间复杂的相互作用。以片状石墨(G)为原料，采用改进Hummers法制备了氧化石墨烯（GO）和还原氧化石墨烯（rGO），并通过SEM、XRD、XPS、FT-IR和Raman表征了样品的理化性质。通过理论和实验方法测定了醇酸对G、GO和rGO的吸附行为和吸附量。结果表明，COOH、C=O和C-O在石墨烯上的存在占据了吸附位点，增加了水与石墨烯的相互作用，不利于醇酸的吸附。醇和酸的平衡吸附量随碳数的增加而增加。通过模型拟合验证了石墨烯上的单层吸附。由于氧的减少，还原氧化石墨烯具有最高的FTS模拟废水吸附量（110 mg/g），。这些新发现为醇酸废水的处理，以及高性能碳基吸附材料的设计和开发提供了基础。
 
 
图1. GO和rGO制备以及吸附和分析的流程图。
 


图2. (a) G，(b) GO，(c)rGO的SEM图谱；(d)N₂吸附-解吸等温线；孔径分布；(f) XRD图谱。
 


图3. (a) G，(b) GO，(c) rGO气流下的TG/DTG曲线。
 


图4. (a)FT-IR光谱；拉曼光谱。
 


图5. (a) G，(b) GO，(c) rGO 的C1s XPS光谱。
 


图6. G (a)、GO (b)和rGO (c)的水接触角。
 


图7. G，GO和rGO的C1-5醇C₀-q_e曲线。
 


图8.G、GO和rGO的 C2-4酸C₀-q_e曲线。
 
 
图9. 石墨烯上的醇酸吸附构型(黑色、白色和红色球分别代表C、H和O原子)。
 


图10. FTS模拟废水在石墨烯上的吸附量(a)和吸附量的温度效应(b)。
 
        相关研究成果由天津科技大学化工与材料学院、天津市卤水化工与资源生态化利用重点实验室；南开大学化学学院、药物化学生物学全国重点实验室、功能高分子材料教育部重点实验室Xiao Liu等人于2024年发表在ScienceDirect (https://doi.org/10.1016/j.jes.2024.02.031)上。原文：Effect of surface species on the alcohol-acid adsorption from FTS wastewater on graphene: A structure-capacity study

转自《石墨烯研究》公众号