復(fù)合納米結(jié)構(gòu)材料的制備及其光催化與吸附特性研究.pdf

1、光催化降解法和吸附法是去除環(huán)境中污染物的有效方法.光催化劑和吸附劑的高效性是有效去除環(huán)境中污染物的重要指標,盡量降低其成本也是環(huán)境工作者研究工作的目標之一.目前,水處理技術(shù)日趨成熟,隨著材料科學(xué)的發(fā)展,新型的功能材料不斷涌現(xiàn),新材料的應(yīng)用與水處理技術(shù)的結(jié)合是當今的研究熱點.本論文合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的TiO2@porous SiO2納米粒子、Fe3O4/C納米粒子、活性炭以及負載TiO2的活性炭四種材料,并探討了它們?nèi)コ形廴疚锏男阅?

2、實驗結(jié)果表明這四種材料均可以有效的去除水中的污染物,成本低且對環(huán)境友好.
　　1、TiO2@porous SiO2核殼結(jié)構(gòu)納米粒子的制備及對水中雙酚A的去除
　　用溶膠凝膠法和表面保護刻蝕技術(shù)合成了具有核殼結(jié)構(gòu)的TiO2@porous SiO2納米粒子,并作為光催化劑在紫外光的照射下降解水中的雙酚A.SiO2殼層厚度可以控制，SiO2殼層中的多孔結(jié)構(gòu)允許雙酚A分子自由通過,而多孔的SiO2殼作為物理屏障可以防止因TiO2大規(guī)

3、模團聚而造成的催化活性降低.與TiO2納米粒子相比,TiO2@porous SiO2納米粒子有更高的穩(wěn)定性和光降解效率.實驗考察了催化劑質(zhì)量和雙酚A初始濃度對去除率的影響,并通過高效液相色譜-質(zhì)譜法分析了雙酚 A降解的中間產(chǎn)物,推出了可能的降解機理.
　　2、Fe3O4/C納米粒子的制備及其對水中的羅丹明B去除
　　采用溶劑熱-水熱法合成了碳覆蓋的Fe3O4納米粒子Fe3O4/C,利用掃描電鏡與紅外光譜對其進行了結(jié)構(gòu)表征,并

4、研究了其對水中羅丹明B的吸附性能.系統(tǒng)考察了吸附動力學(xué)、吸附等溫線、吸附劑用量對吸附性能的影響.Fe3O4/C對羅丹明B的吸附在3 h內(nèi)即可達到平衡,最大吸附量可達13.23 mg/g.分別用Langmuir和Freundlich吸附模型分析了Fe3O4/C對羅丹明B的吸附特性,吸附過程符合準二級動力學(xué)方程.結(jié)果表明,該吸附劑具有良好的磁效應(yīng)和吸附性能,可快速去除羅丹明B,去除率高達90％以上;吸附劑可重復(fù)利用,成本低,具有環(huán)境友好的優(yōu)

5、勢.
　　3、廢紙活性炭吸附水中的麥草畏和甲萘酚
　　以實驗室廢紙為原料,廢紙經(jīng)浸泡、過濾、H3PO4活化后用微波法制備了活性炭.用掃描電鏡對其進行形貌表征,活性炭形狀雖不規(guī)則但是表面有豐富的多孔結(jié)構(gòu).研究了其對水中麥草畏和甲萘酚的吸附性能及機理.分別用Langmuir和Freundlich吸附模型分析了活性炭吸附麥草畏和甲萘酚的吸附特性,最大吸附量分別為173.9 mg/g、462.4mg/g.用準一級動力學(xué)方程和準二級動

6、力學(xué)方程對動力學(xué)過程進行模擬,結(jié)果表明準二級動力學(xué)方程能更好的描述活性炭吸附麥草畏和甲萘酚的動力學(xué)過程,系統(tǒng)考察了吸附劑用量和吸附質(zhì)初始濃度對吸附性能的影響.實驗結(jié)果表明,活性炭可以有效的去除水中的麥草畏和甲萘酚.
　　4、負載TiO2活性炭的制備及催化光降解麥草畏
　　以廢紙為原料,經(jīng)磷酸活化后與納米TiO2混合,再經(jīng)微波加熱炭化制備出負載納米TiO2的活性炭光催化劑,實驗測定了該催化劑對麥草畏的吸附性能,其吸附等溫線可用