静电纺丝的GO、GO/CS、GO/多巴胺还原氧化石墨烯复合微球

石墨烯是一种独特的二维（2D）材料，碳原子的sp2杂化使其具有疏水性和可调整的界面性质。然而，超薄石墨烯薄膜和层状石墨烯材料孔隙率低，在水中倾向于聚集，不利于吸附污染物。

通过自组装合成分层3D结构的研究结果克服了石墨烯基材料的局限性，基于3D结构和化学功能的独特组合，可以设计具有优化吸附性能的新型材料。石墨烯基水凝胶和气凝胶是这些具有高比表面积的3D宏观材料的两种**代表，其微孔和中孔相互连接的网络允许离子和分子的接近和扩散，在电极材料、催化和水处理中具有广泛的应用前景。3D结构的高孔隙率结合石墨烯的超轻、超疏水和超亲油性可以制备针对油和有机溶剂的高性能吸附剂，如石墨烯气凝胶、石墨烯/聚合物复合海绵、石墨烯/碳纳米管气凝胶等。

利用石墨烯的疏水亲油特性及3D结构的多孔性，制备RGO微球，用于快速的油水分离。通过高温热还原，使得GO还原为RGO，CS碳化形成N掺杂无定形碳，pDA碳化形成N掺杂的石墨烯。所制得的N掺杂RGO微球具有疏水亲油的特性，并且保留了还原前的中心发散微通道结构。微球对于多种油和有机溶剂都有较高的吸附容量和很快的吸附速率。

微球对几种油和有机溶剂的吸附容量研究，包括润滑油、泵油、植物油、甲苯、DMF、正己烷、乙酸乙酯，其中对甲苯这类带苯环的有机物显示很好的吸附性能。同时，比较所制备的四种不同微球对润滑油、甲苯、正己烷的吸附性能，可以探究N掺杂对石墨烯基微球吸附容量的影响。随着N掺杂量的增加，微球对于润滑油和正己烷的吸附容量略有增加，对甲苯的吸附容量**增大，N掺杂可以增强石墨烯平面π电子离域，从而增强材料的疏水性和对含苯环的有机物的吸附能力。

将吸附达到饱和的RGM-C10微球燃烧可以回收微球吸附剂，燃烧后微球可以较好地保持其形貌。对燃烧后的微球进行循环吸附实验，在10次循环后对润滑油和正己烷的吸附容量不但没有明显的损失，基于RGO的剩余含氧官能团进一步还原，吸附容量反而略有上升。

通过静电喷雾结合冷冻干燥方法制备GO、GO/CS、GO/多巴胺复合微球，并利用高温热还原，得到N掺杂RGO微球，微球具有超疏水和超亲油的润湿性。微球外部保持了还原前的蜂巢-蛛网结构，内部保留了还原前的中心发散微通道结构。材料独特的浸润性有利于提高内扩散速率，微通道结构可以大大缩短内扩散路径，以保证微球具有快速吸附的特点。同时，由于疏水性和π-π共轭作用，微球对于润滑油、泵油、植物油、甲苯、DMF、正己烷、乙酸乙酯都有较高的吸附容量。增大N掺杂量，能够进一步提高对带苯环污染物的吸附容量。利用燃烧法除去吸附的油，吸附剂可以循环利用，在经过10次吸附-燃烧循环后，吸附容量没有明显下降。微球疏水亲油的特性，使其对分层油水混合物及油水乳液有很好的分离效果。.

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小编：wyf  07.27