DOI: 10.1016/j.colsurfa.2022.128373

本研究以纤维素纳米纤维（CNF）/氧化石墨烯（GO）为原料，采用静电自组装法制备了具有三维网络结构的磁性复合材料（Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF）。研究了Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF对亚甲基蓝（MB）的吸附性能和机理。实验结果表明，该复合材料呈现出明显的三维网络结构，在外磁体的吸引下可以快速收集。当CNF、GO和Fe3O4@SiO2-APTES的质量比为7:3.5:1时,MB的吸附效果最佳。Langmuir等温吸附模型和准二级动力学模型可以很好地描述MB在复合材料上的吸附过程，最大吸附量可达1447mg/g。令人满意的是，经过5次循环后，MB的吸附容量仍为原始吸附剂的83.53%。良好的吸附和循环性能使其在染料废水处理中具有广阔的应用前景。

图1.Fe3O4的SEM（a）和TEM（b）照片，Fe3O4@SiO2-APTES的SEM（c）和TEM（d），Fe3O4@SiO2@APTES/GO/CNF的SEM（e）和TEM（f），GO的SEM（g）和CNF的SEM（h），Fe3O4@SiO2-APTES的元素映射（Fe，O，Si，N）。

图2.（a）Fe3O4、Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SiO2-APTES、Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF、GO和CNF的FTIR光谱；（b）CNF、Fe3O4@SiO2-APTES、GO、Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF的XRD图谱；（c）Fe3O4、Fe3O4@SiO2、Fe3O4@SiO2-APTES和Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF的磁滞回线。

图3.（a）pH值对Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF吸附MB的影响（T=303K，C0=427.7mg/L，t=24h）；（b）初始染料浓度对Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF吸附MB的影响（T=303K，pH=12，t=24h）；（c）接触时间对Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF吸附MB的影响（T=303K，pH=11，C0=427.7mg/L）。

图4.MB在Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF表面的（a）Langmuir等温线和（b）Freundlich等温线；（c）MB吸附在Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF上的伪一级模型和（d）伪二级模型。

图5.Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF（a）和MB吸附后（b）的XPS光谱；吸附剂的O1s（c,e）和N1s（d,f）高分辨率XPS光谱。

图6.Fe3O4@SiO2-APTES/GO/CNF的可重复使用性（T=303K，pH=12，C0=427.7mg/L，t=24h）。