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1、福建省大学生创新创业力I练计划结题验收报告书项目编号：项目名称：3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶的构建及处理水体污染物项目负责人：洪家豪项目组成员：陈泽钗、蔡延阳、唐金霞、谢淑婷项目主持学校：莆田学院指导教师：陈彰旭填表日期：2021.05.24二。二一年五月项目名称3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶的构建及处理水体污染物一、项目基本信息项目编号项目类型(4创新训练项目;。创业训练项目;()创业实践项目立项时间2020.06结题时间2021.05资助经费20000支出经费20000二、项目组成员信息负责人姓名学号班级专业学院项目分工洪家豪171应用化学环境与生物工程学院文献调研与总体方案设计组员陈泽帆1
2、71应用化学环境与生物工程学院作用机理研究蔡延阳171应用化学环境与生物工程学院构建与表征唐金霞172应用化学环境与生物工程学院数据处理与归纳分析谢淑婷171应用化学环境与生物工程学院总结报告撰写与验收整理三、i孑导教师信息指导教师姓名学历职称单位研究方向陈彰旭博士副教授莆田学院磁性功能材料构建与应用付明来研究员中国科学院城市环境研究所四、项目情况(不少于IooO字)项目目标任务：目前水体遭受染料、重金属、细菌、抗生素和泄漏油体等多种典型污染物威胁，人类健康也面临着威胁和挑战。本项目为解决水体中典型污染物，拟利用壳聚糖修饰石墨烯并负载其磁性，构建3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶，探究气凝胶快速低耗
3、可控装配的构建方法，气凝胶处理目标污染物性能、适宜操作工艺条件、作用机理和构效关系；气凝胶再生。完成情况：本文采用直接复合法制备壳聚糖/石墨烯气凝胶，通过FT-IR、XRD和SEM等对壳聚糖/石墨烯气凝胶的结构、形貌、组成等进行表征和分析。FT-IR.XRD均显示出有壳聚糖、石墨烯的存在，SEM表明气凝胶具有较多的吸附活性位点和较大的比表面积，有利于对微污染物进行吸附。通过亚甲基蓝(MB)与罗丹明B(RhB)阳离子染料做为目标水体污染物，利用正交试验法考察目标污染物的初始浓度、处理时长、材料的投加量、壳聚糖、石墨烯的质量配比的因素对吸附目标污染物的影响，确定最优工艺条件并考察复合材料的循环使用
4、效果，研究表明在该条件下对5.0PPm的MB溶液和RhB溶液吸附率分别可达91.52%、92.28%1经过五次循环试验后最低仍可分别达到72.09%、75.09%o表明壳聚糖/石墨烯气凝胶具有循环稳定性以及一定的处理有机污染物效果，对改善环境污染问题提供了方向，为环境净化和水体处理的实际应用奠定了一定的发展基础。实施过程：2020年07月至2020年10月：综合考察壳聚糖的分子量与脱乙酰度；壳聚糖/改性石墨烯配比、及其负载磁性材料等因素，制备并标注3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶等材料。2020年11月至2020年12月：以MB、RhB等为目标水体污染物；利用正交试验法确定优化的处理工艺条件（MB
5、浓度、处理时长、材料投加的量、壳聚糖/石墨烯比例等）。探究在最优化工艺条件下3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶材料处理不同复杂水体环境下的动力学研究。2021年01月至2021年03月：研究所筛选3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶材料的回收工艺和循环使用处理目标污染物效果；并确定其作用机理，确定气凝胶类型结构和目标污染物处理效果的构效关系等相关性。2021年04月至2021年06月：总结研究成果，并撰写结题报告等资料。创新特色：1 .采取全新策略解决石墨烯易堆叠、低孔隙、低稳定性等问题将石墨烯作为改性壳聚糖的支撑骨架，所制备的3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶材料既保留了两者的孔隙率超高、比表面积巨大及结构性质
6、可调等优点，又弥补了石墨烯易紧密堆积的缺陷，并且可以发挥两者的协同作用。2 .突破传统气凝胶单一应用本项目利用石墨烯与壳聚糖有机结合，可制备光催化及吸附多种污染物的复合多功能性3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶材料，可同步处理重金属、染料、泄露油体等污染物。改性壳聚糖可以有效地抑制了磁性氧化石墨烯层间的团聚，增加其机械性能。3 .工艺环保节约3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶料可通过磁场进行简单分离回收,可以实现再生和循环使用；降低处理污染水体成本提高经济效益；进而以期为处理水体工艺提供借鉴。4 .本项目交叉性强、科学研究价值凸显本研究项目涵盖多个学科，涉及环境化学、无机化学、有机化学、催化化学、物理化学
7、、材料化学及环境科学等研究领域；该项目研究是对壳聚糖和石墨烯功能化探索的一个极大发展，也是构筑新一代高效、节能型气凝胶的一条崭新途径。收获及体会：从2020年6月份项目创立开始，我们小组开始了国家级的大学生创新创业训练计划项目：3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶的构建及处理水体污染物。从项目开始到项目结题经历了将近一年的时间，我们从一开始的一无所知和一筹莫展，到目标明确，方案清晰渐入佳境，直到课题的结束。这其中经历了许多风风雨雨，也所获了好多。给我最深的体会就是要勤于思考，主动动手动脑。创新创业项目不是基础课上我们做的实验，只要按着老师讲的步骤做就行了。做的课题对我们来说，是一个没有接触过得领域，没
8、有人告诉我们该怎么做，需要自己去查找文献，了解项目的原理和其中的价值，然后要确定发展的方向，然后按照这个方向一点点努力，所以每一步都需要独立思考。其实这段时间对这个项目的付出和努力让我们觉得所获最大，体会最多的应该是团队合作方面。一个人不管怎样都需要团队协作才能把事情做得漂亮，也许一个人也能完成，但是可能要花上十倍百倍的时间，只有团队成员之间相互协助，才能发挥出最大的作用。五、项目成果形式及数量项目申请书中的预期成果有关研究将主要以研究总结报告的形式体现，预计培养5名以上本科生。为制备吸附性能优异、结构稳定的3D石墨烯基气凝胶材料奠定理论基础。项目结题时取得的成果培养和锻炼5名以上本科生。本文
9、采用直接复合法制备壳聚糖/石墨烯气凝胶。以亚甲基蓝（MB）与罗丹明B（RhB）阳离子染料做为目标水体污染物，研究表明在该条件下对5.0ppm的MB溶液和RhB溶液吸附率分别可达91.52%、92.28%。经过五次循环试验后最低仍可分别达到72.09%、75.09%。表明壳聚糖、石墨烯气凝胶具有循环稳定性以及一定的处理有机污染物效果，对改善环境污染问题提供了方向，为环境净化和水体处理的实际应用奠定了一定的发展基础。本项目提交研究总结报告1份，发表论文1篇，申请专利2项。项目成果明细：（要求附上相应证明材料或复印件，实物可以用照片等形式存档）1.口文献资料综述（）份；2.调查报告（）份；3 .口研
10、究论文（1）篇；4.口软件（）个；5 .口设计（）份；6.口硬件研制（）件；7 .获得专利（2）份；8.口心得体会（）份；9 .口其他（）件。六、项目经费使用情况序号经费科目金额（元）备注1计算、分析、测试费3000用于项目XRD、TEMFESEM、XPS等分析测试，此项合计约为费3000元，待报销2实验试剂费4827项目所需化学试剂3耗材费4441购置相关需要使用的耗材费4差旅费3000项目组成员预计前往福州、厦门、等地进行实验、调研和学术交流等研究活动，预计费用2000元，待报销5版面费5000发明专利申请和论文版面费费用5000元左右，待报销合计20268七、项E实施过程中存在的问1题和
11、建议申购试剂或者耗材的手续、以及报销手续太过繁琐和漫长，大创项目是需要反复探索的，经常会因为采购试剂和耗材不及时而浪费大量时间。同学们需外出测试也要办大量繁琐的手续。建议简化手续。八、诚信承诺项目负责人签名（手写）：项目组其他成员签名（手写）：年月日九、项目评定指导教师意见本项目组成员团结一致、不懈努力，从文献的调研、筛选、分析与总结，到实验方案的确定、实施、总结，都凝聚着小组成员耐心、信心、毅力、智慧。本项目3D磁性壳聚糖/石墨烯气凝胶的构建及处理水体污染物，采用直接复合法制备壳聚糖/石墨烯气凝胶。以亚甲基蓝(MB)与罗丹明B(RhB)阳离子染料做为目标水体污染物，研究表明在该条件下对5.0ppm的MB溶液和RhB溶液吸附率分别可达91.52%、92.28%。经过五次循环试验后最低仍可分别达到72.09%、75.09%。表明壳聚糖、石墨烯气凝胶具有循环稳定性以及一定的处理有机污染物效果，对改善环境污染问题提供了方向，为环境净化和水体处理的实际应用奠定了一定的发展基础。建议项目总评成绩优秀。指导教师签名：年月日学校主管部门意见项目总评成绩：优通过延期口不通过负责人签名：盖章：年月日专家意见专家签名：年月日
