1、汽車尾氣排放的增多、工業(yè)廢水的無限制排放，都使得江河湖泊等水體中重金屬離子的含量猛增，不僅對環(huán)境造成嚴重破壞，又威脅著人類及地球生物的肌體健康和生命安全，因此，尋找可有效治理廢水中重金屬離子的吸附劑成了當今科學界研究的熱點。
　　近年來，不少海內外研究人員相繼開展了石墨烯及石墨烯復合材料用于污水處理方面的相關研究，這些研究都體現了石墨烯及其復合材料具有開發(fā)為吸附材料的較大潛力和學術價值。但現有的石墨烯基吸附材料都存在一定的缺點，如

2、重金屬吸附量小、去除率偏低、循環(huán)使用性差、無法量產等。本文采用功能化方法改良石墨烯納米片層，通過引入羥基（-OH）、羧基（-COOH）等含氧官能團，改善其親水性和增加比表面積，提供更多的吸附位點。具體探究了 FGNps對重金屬離子（Cu2+）的吸附特性及機理；制備FGNC，考察其對溶液中Cu2+和Pb2+兩種重金屬離子的吸附作用及相關機理；同時，研究了FGNC的基本力學性能，并分析 FGNps對水泥基材料的增強增韌機理。本論文的主要研究

3、內容及成果如下：
　?。?）通過功能化的方法，以濃硫酸及濃磷酸處理原石墨烯制得功能化石墨烯(FGNps)。以FTIR、AFM、BET、SEM-EDS等分析方法對片層結構為薄膜的功能化石墨烯的片層尺寸、比表面積、表面含氧官能團進行表征，結果表明：FGNps的碳氧比例較小，表面覆蓋大量羥基（-OH）、羧基（-COOH）等含氧官能基團，擁有834.05m2/g的超大比表面積。
　?。?）FGNps的吸附性能：在不同溶液pH、重金屬

4、離子（Cu2+）初始濃度、外界溫度及吸附時間等不同的外界條件下，FGNps對 Cu2+有較好的去除率、較大吸附容量和較快吸附速率；且經過五次吸附-解附循環(huán)之后，對重金屬離子（Cu2+）去除率依然可達70.2%，說明其具有較為優(yōu)異的重復使用性能。
　　（3）適量摻入FGNps可有效提高水泥基材料的力學性能，但對拌合物的工作性（用塑性黏度表征）略有影響。隨FGNps摻量的增加，FGNC的抗壓強度呈現先增大后減小的趨勢，在 FGNps摻

5、量為0.03wt.%時，抗壓強度達到最大值41.8MPa，較空白樣增加37.5%；沖擊強度隨著 FGNps的摻量增加而增加，在FGNps摻量為0.04wt%達到最大值9.9cm?kg，較空白樣增加58.9%。對比石墨烯水泥拌合物，FGNps水泥拌合物和經超聲處理的FGNps水泥拌合物的黏度值明顯較小，表明在拌合物中FGNps比原石墨烯有更好的分散效果。
　?。?）FGNC在不同的體系pH值、吸附時間和外界溫度等因素影響下，相比于空

6、白試樣，對重金屬離子（Pb2+和Cu2+）依然具有較高的去除率。其中，在Cu2+和Pb2+的初始濃度均為100mg/L，pH值為7的條件下，當外界溫度分別為10℃、20℃和30℃時，相比于空白試樣，FGNps摻入的水泥基吸附材料對Pb2+的去除率提高11.5%、10.7%和11.4%，對Cu2+的去除率提高11.60%0、9.97%、12.46%。
　?。?）FGNps的增韌增強機理：FGNC的微觀結構分析表明，FGNps對水泥水

7、化產物有特殊的調控作用。隨著 FGNps的摻量增加，水化物愈加形成聚集、交錯的較大塊狀結構，且內部水化物的排列變得規(guī)則，孔洞和縫隙尺寸均明顯減小，使得宏觀力學性能有較大的提高。
　?。?）FGNC的吸附機理： FGNC對溶液中重金屬離子的吸附作用主要包括：物理吸附、置換作用和復分解沉淀反應。FGNps的作用在于，其促進了C-S-H凝膠和CH晶體等水化物的生成，不僅使其排列規(guī)則和水化物比表面積增大，同時還產生了更多可吸附重金屬離子的