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第 6 期                   黄正根，等: β-环糊精修饰磁性氧化石墨烯对酸性红 R 的吸附                                 ·1037·


            腔具有疏水性，而腔外羟基具有亲水性，这种特殊                             分别用乙醇和去离子水洗涤，真空干燥后得 Fe 3 O 4 @
            的分子空洞结构，能使许多尺寸匹配且极性相当的                             GO/β-CD [13] 。
            有机分子进入空腔形成主客体包结物                  [8-10] 。虽然 β-    1.2.2    Fe 3 O 4 @GO/β-CD 对酸性红 R 的吸附实验
            环糊精可与酸性红 R 形成主客体包结物                 [11] ，但却不          称取一定量的 Fe 3 O 4 @GO/β-CD，加入一定浓度
            能直接去除水溶液中酸性红 R，为此可以将 β-环糊                          的酸性红 R 溶液中进行吸附实验，吸附平衡后，溶
            精结合到磁性氧化石墨烯形成纳米复合材料，利用                             液进行磁场分离，用分光光度法测定上清液中酸性
            外部磁场进行分离，同时也能有效克服纳米材料之                             红 R 的浓度。Fe 3 O 4 @GO/β-CD 对酸性红 R 的去除
            间的聚合效应。                                            率 R(%)及吸附量 q e （mg/g），按下式计算：
                 本研究通过 Hummers 法制备氧化石墨烯，结合原                                              
                                                                              R /%   0   e    100      （1）
            位沉淀法合成了一种复合吸附材料 β-环糊精修饰磁                                                    0
            性氧化石墨烯（Fe 3O 4@GO/β-CD），研究了 Fe 3O 4@GO/                                 V  (   ) 
                                                                                q     0   e             （2）
                                                                                 e
            β-CD 对酸性红 R 的吸附行为，并分析了 Fe 3 O 4 @GO/                                        m
            β-CD 对酸性红 R 吸附等温线和吸附动力学规律，为                        式中：  0 和  e 分别为酸性红 R 的初始质量浓度和平
            其在染料废水中的应用提供理论依据及技术支持。                             衡质量浓度，mg/L；V 为溶液的体积，L；m 为吸附
                                                               剂的质量，g。
            1   实验部分
                                                               2   结果与讨论
            1.1   试剂与仪器
                 高纯鳞片石墨，质量分数≥99.6%，南京先丰纳                       2.1    Fe 3 O 4 @GO/β-CD 的表征分析
            米材料科技有限公司；高锰酸钾、硝酸钠、质量分                             2.1.1    形貌、粒径和比表面分析
            数 30%双氧水、盐酸、硫酸、-环糊精、硫酸铁、                              GO、Fe 3 O 4 @GO 和 Fe 3 O 4 @GO/β-CD 的 SEM 图
            硫酸亚铁、氨水、酸性红 R，分析纯，西陇化工股                            和 Fe 3 O 4 @GO/β-CD 的 TEM 图如图 1 所示。由图 1a
            份有限公司。                                             可见，GO 为单层片状，表面光滑，呈现许多褶皱，
                 JSM-7500F 扫描电子显微镜，日本电子株式会                     这样的结构使得 GO 比表面积很大，利于吸附反应
            社；Nicolet6700 傅里叶变换红外光谱仪，美国 Themo                  的进行。对比图 1b 和 c 可见，复合磁性氧化铁的
            Fisher 公司；HZ-8811K 台式气浴恒温振荡器，常州                    Fe 3 O 4 @GO 和复合磁性氧化铁、β-环糊精的 Fe 3 O 4 @
            市华怡仪器制造有限公司；UV-5800H(PC)型紫外可                       GO/β-CD 的表面变得粗糙，并且附着许多微小的颗
            见分光光度计，上海元析仪器有限公司；HH-S4                            粒，相比于 GO，它们的比表面积进一步增大，活
            恒温水浴锅，巩义市予华仪器有限责任公司；                               性位点增多，吸附能力增强。由图 1d 可以进一步看
            KQ-2200 超声波清洗器，昆山美美超声有限公司；                         出，Fe 3 O 4 @GO/β-CD 呈单层片状结构，并有许多细
            DELTA-320 型 pH 计，梅特勒-托利多仪器有限公司；                    小颗粒附着。
            Smart-Q30 实验纯水系统，上海和泰仪器有限公司；
            DZ-6020 型真空冷冻干燥箱，上海三发科学仪器有限
            公司；SQUID 磁强计，美国 Quantum Design 公司。
            1.2    方法
            1.2.1    Fe 3 O 4 @GO/β-CD 的制备
                 利用 Hummers 法制备氧化石墨烯（GO）              [12] ，
            然后称取 1 g 氧化石墨烯加到 250 mL 去离子水中，
            超声分散处理，在充氮气条件下，分别将 6.4  g
            Fe 2 (SO 4 ) 3 和 2.2  g  FeSO 4 ·7H 2 O 溶解于 150  mL 去离
            子水中，然后加入到上述氧化石墨烯悬浮液中，将
            溶液的 pH 用氨水调为 10，并将混合液于 80  ℃水

            浴下持续搅拌 45  min，冷至室温后，通过磁性分离                        图 1    GO (a), Fe 3 O 4 @GO (b), Fe 3 O 4 @GO/β-CD (c)的 SEM
            后得到的产物用去离子水洗至中性，于 60  ℃真空干                              图和 Fe 3 O 4 @GO/β-CD 的 TEM 图(d)
            燥处理 12 h，可得磁性氧化石墨烯（Fe 3O 4@GO）。同                   Fig.1 SEM images of GO(a),Fe 3 O 4 @GO(b),Fe 3 O 4 @ GO/β-CD(c)
                                                                     and TEM image of    Fe 3 O 4 @GO/β-CD(d)
            时，将 4.8 g β-环糊精溶解到 150 mL 去离子水中，
            然后加入 600  mg 磁性氧化石墨烯，在 60℃水浴条                          采用激光粒度仪测定 Fe 3 O 4 @GO/β-CD 的粒径
            件下持续搅拌 5 h，然后进行磁性分离，所得的产物                          分布图，如图 2 所示。Fe 3 O 4 @GO/β-CD 粒径范围为
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