摘要
重金屬離子及有機物是汙染環境的一大問題。本研究主要探討以自製石墨烯，利用其吸附特性以降低水中重金屬離子及有機物濃度，包括改變溶液濃度及溫度，並找出最適條件。實驗分為兩部分，第一部分為自製石墨烯，分別利用化學剝離法及超音波震盪法做出石墨烯；第二部分為利用自製石墨烯進行金屬離子和有機物的吸附，並探討吸附率高低，最後則討論石墨烯對不同金屬離子吸附的傾向。
實驗目的
本研究探討自製石墨烯對金屬離子及有機物吸附的效果，分別如下所述：
一、化學剝離法：利用碳棒電解硫酸水溶液製備氧化石墨烯
二、超音波震盪法：利用碳粉分散於N-甲基吡咯烷酮 (簡稱NMP) 以超音波震盪製備石墨烯
三、探討化學剝離法製備之氧化石墨烯對不同濃度及溫度之硫酸銅水溶液、氯化亞鈷水溶液及苯酚水溶液之吸附情形
四、探討超音波震盪法製備之石墨烯對不同濃度及溫度之硫酸銅水溶液、氯化亞鈷水溶液及苯酚水溶液吸附情形
五、探討水溶液中含兩種離子時，化學剝離法製備之氧化石墨烯對其吸附傾向
實驗結果
圖一、氧化石墨烯對硫酸銅吸附率對時間關係圖
圖三、氧化石墨烯對氯化亞鈷吸附率對時間關係圖
圖五、氧化石墨烯粉末對苯酚吸附率對時間關係圖
圖七、氧化石墨烯對銅離子吸附率對時間關係圖
圖二、石墨烯NMP溶液對硫酸銅吸附率對時間關係圖
圖四、石墨烯NMP溶液氯化亞鈷吸附率對時間關係圖
圖六、石墨烯NMP苯酚吸附率對時間關係圖
圖八、氧化石墨烯對亞鈷離子吸附率對時間關係圖
結論
一、銅離子水溶液檢量線(以氨水為顯色劑)最大吸收峰為618 nm，R2值為0.9947；鈷離子水溶液檢量線最大吸收峰為620 nm，R2值為0.9924；苯酚水溶液檢量線最大吸收峰為542 nm，R2值為0.9975；銅離子水溶液檢量線(以硫氰化鉀為顯色劑)最大吸收峰為760 nm，R2值為0.9977。
二、銅離子利用氧化石墨烯粉末吸附時在300 ppm，50OC的效果最好，達到19.23%；利用石墨烯NMP溶液吸附時在300 ppm，0OC的效果最好，達到20.05%。兩種石墨烯對銅離子的吸附效果差不多，但其對溫度的要求不同，粉末在高溫時吸附效果最好，而石墨烯 NMP 溶液則在低溫有較為顯著的吸附效果。
三、亞鈷離子利用氧化石墨烯粉末吸附時在100 ppm，25OC的效果最好，達到21.24%；利用石墨烯 NMP 溶液吸附時在100 ppm，0OC的效果最好，達到14.06%。兩種石墨烯對亞鈷離子的吸附程度比較，前者吸附的狀況好很多，對溫度的要求也與銅離子的趨勢相同。
四、苯酚利用氧化石墨烯粉末吸附時在0.1 M，50OC的效果最好，達到5.48%；利用石墨烯NMP溶液吸附時在0.1M，50OC的效果最好，達到11.41%。兩種石墨烯對苯酚的吸附程度比較，後者明顯較好，而兩者對溫度的要求皆是高溫更能突顯其吸附效果。
五、總歸納上述結論，若是要吸附金屬離子等水溶性物質，應選用石墨烯粉末並且選擇高溫環境，效果較佳；若是須吸附有機溶劑等物質，則應選用石墨烯NMP溶液。
六、在銅離子與亞鈷離子混合的水溶液中，石墨烯吸附傾向為亞鈷離子>水分子>銅離子。