Tujuan tesis ini adalah untuk mengkaji pengubahsuaian permukaan karbon
melalui pengikatan kimia atau fizikal melalui proses karboksilasi untuk aplikasi
pemulihan alam sekitar seperti penyingkiran pewarna dari air kumbahan.
Pemfungsian graphene nanoplatelet (fGNP) diperlukan dalam banyak aplikasi alam
sekitar dan fungsian yang tepat adalah merupakam pendekatan yang efisien untuk
meningkatkan keupayaan penjerapan graphene. fGNP adalah antara bahan yang
menjanjikan untuk penyingkiran pewarna kerana semua karbon nanomaterial ini
mempunyai luas permukaan spesifik yang tinggi dan mempunyai keupayaan untuk
mewujudkan interaksi elektrostatik yang kuat dengan pelbagai kumpulan fungsi
yang mengandungi oksigen dan sistem π-elektron. Kesan fGNP belum dikaji secara
meluas, dan banyak kumpulan penyelidikan di seluruh dunia hanya memberi
tumpuan kepada permukaan CNT, graphene, GO dan rGO. Dalam tesis ini,
pendekatan mudah untuk pengubahsuaian permukaan dan perfungsian nanoplatelet
graphene dikaji. Pendekatan ini melibatkan fungsian penyebaran serpihan grafena
dengan jenis asid dan isipadu nisbah volumetrik untuk membuktikan keadaan
terbaik untuk penyebaran yang lebih besar. Dua jenis asid yang digunakan dalam
pendekatan ini iaitu asid sulfurik dan asid nitrik. Pengubahsuaian kimia yang
mudah dengan pengoksidaan asid mendorong penyebaran mudah dalam air dan
kapasiti penyerapan tinggi metilena biru. Ciri-ciri morfologi, struktur dan bahan
kimia fGNP dikaji oleh satu set teknik pencirian pelengkap seperti Fourier
transformed infrared spectroscopy (FTIR), mikroskop elektron scanning (SEM),
mikroskop elektron penghantaran resolusi tinggi (HRTEM), analisis
thermogravimetric (TGA), Spectroscopy Raman dan pengukuran potensi Zeta .
Kawasan permukaan BET nanoplatelet graphene (GNP) dan fGNP adalah dalam
lingkungan 115-150 m2 / g. Kesan suhu (30-60 ° C), masa hubungan (5 hingga 55
minit), dan kepekatan pewarna awal (25-200 mg / L) terhadap prestasi penjerapan
penyerap telah disiasat. Kapasiti penjerapan maksimum fGNP meningkat daripada
112 mg / g kepada 151 mg / g pada pH 4 dan 60 ° C. Ini boleh dikaitkan secara
langsung dengan peningkatan kumpulan berfungsi seperti hidroksil dan karboksil
pada permukaan adsorben diubah suai yang menghasilkan prestasi penjerapan yang
lebih tinggi daripada GNP yang diubahsuai. Data keseimbangan yang diperolehi
dinilai menggunakan isotem, model penjerapan kinetik dan kajian termodinamik.
Untuk penyerap fGNP1, data isotherm dijelaskan dengan ketara oleh model
Langmuir. Kajian kinetik mendedahkan bahawa model kadar pseudo-first order
adalah yang lebih baik dengan data eksperimen. Nilai parameter termodinamik,
termasuk ΔG0 (9.39,9.21 dan 9.45 untuk suhu 30 ° C, 45 ° C, dan 60 ° C), ΔH0 (8.85
kJ / mol) dan ΔS0 (-1.57 kJ / mol) . Dari keputusan experiment, fGNP menunjukkan
bahawa penjerapan MB adalah proses spontan dan endotemik. __________________________________________________________________________
The aim of this thesis is to investigate the surface modification of carbon
through chemical or physical attachment via carboxylation process for
environmental remediation applications such as dye removal from wastewater.
Chemical functionalization of graphene is required in many environmental
applications and proper functionalization is an efficient approach to improve the
adsorption capacity of graphene. Functionalized graphene nanoplatelet (fGNP) is
a promising material for dye removal as this all-carbon nanomaterial possesses high
specific surface area and has the ability to create a strong electrostatic interaction
with a variety of oxygen-containing functional groups and π-electron systems. The
effect of fGNP has not been widely explored, and many research groups worldwide
have been focusing only on CNT, graphene, GO and rGO surfaces. In this thesis, a
facile approach for the surface modification and fGNP were investigated. The
approach involves fGNP with different type of acid and volumetric ratio acid to
prove the best condition for greater dispersibility. Two type of acid used in this
approach which are sulphuric acid and nitric acid. Their facile chemically
modification by acid oxidation induces both facile dispersion in water and high
adsorption capacity of methylene blue. Morphological, structural and chemical
properties of the fGNP are deeply investigated by a set of complementary
characterization techniques such as Fourier transformed infrared spectroscopy
(FTIR), Scanning electron microscopy (SEM), High-resolution transmission
electron microscopy (HRTEM), Thermogravimetric analysis (TGA) , Raman
Spectroscopy and Zeta potential measurement. The BET surface areas raw GNP
and functionalize GNP were in the range of 115-150 m2/g. Effects of temperature
(30-60 °C), contact time (5 to 55 min), and initial dye concentration (25-200 mg/L)
on adsorption performance of adsorbents were investigated. The maximum
adsorption capacity of fGNPs increased from 112 mg/g to 151 mg/g at pH 4 and 60
°C. This can be directly linked to the increased of functional groups such as
hydroxyl and carboxyl on the surface of modified adsorbents resulting in higher
adsorption performance of fGNP. The equilibrium data gained were evaluated using
isotherms, kinetic adsorption models and thermodynamic studies. For fGNP1
adsorbents, the isotherm data were significantly described by Langmuir model. The
kinetic study revealed that the pseudo-first-order rate model was in better agreement
with the experimental data. The values of the thermodynamic parameters, including
ΔG0 (9.39,9.21 and 9.45 for temperature 30°C., 45°C, and 60 °C respectively), ΔH0
(8.85 kJ/mol) and ΔS0 (−1.57 kJ/mol). From the results, fGNP showed that MB
adsorption is a spontaneous and endothermic process.
Chemical surface modification of graphene nanoplatelets by carboxylation process for enhanced sorption capacities_Rabita Mohd Firdaus Achutan_K4_2019_MYMY