聚乙烯亚胺功能化氧化石墨烯吸附日落黄染料的性能与机制
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1.广西大学轻工与食品工程学院,广西 南宁 530004;2.广西民族大学化学化工学院,林产化学与工程国家民委重点实验室,广西林产化学与工程重点实验室,广西林产化学与工程协同创新中心,广西 南宁 530008

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国家自然科学基金地区科学基金项目(32160569);广西创新驱动发展专项资金项目(桂科AA22117014-4)


Performance and Mechanisms of Sunset Yellow Dye Adsorption by Polyethylenimine-Functionalized Graphene Oxide
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    摘要:

    通过简易化学交联制备聚乙烯亚胺功能化氧化石墨烯 (PGO),多重表征手段考察PGO理化特性,表明PGO具有稳定多孔网络结构,富含氨基靶向官能团,可高效吸附阴离子染料。选择日落黄染料进行静态吸附实验,PGO对日落黄染料平衡吸附量高达791.38 mg/g,对应去除率为99%。经5次吸附-解吸循环后去除率仍保持99%,表明PGO具备优异可再生性。通过量子化学理论计算定量分析分子表面静电势结合前沿分子轨道、独立梯度模型可视化吸附相互作用机制,表明PGO与日落黄染料分子间静电相互作用、氢键和范德华力是高效吸附作用力。

    Abstract:

    Polyethylenimine-functionalized graphene oxide (PGO) was prepared via facile chemical cross-linking, and the physicochemical properties of PGO were investigated by multiple characterizations. PGO has a stable porous network structure, rich in amino-targeted functional groups, and can effortlessly adsorb anionic dyes. The sunset yellow dye was selected for batch adsorption experiment. The equilibrium adsorption amount of PGO for sunset yellow is as high as 791.38 mg/g, with the corresponding removal rate of 99%. After 5 adsorption-desorption cycles, the sunset yellow removal rate still maintains at 99%, indicating the excellent renewability of PGO. Adsorption interaction mechanism was visualized by quantitative analysis of the electrostatic potential on the surface, the molecule combined with frontier molecular orbitals, and the independent gradient model through quantum chemical theory calculation. It is shown that the intermolecular electrostatic interactions, hydrogen bonding and the van der Waals force of PGO and sunset yellow dye are efficient adsorption forces.

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  • 收稿日期:2024-09-19
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  • 网络出版日期:2025-03-02
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