碳载体杂化纳米金属材料制备及污水处理应用研究

【摘要】：采用超声辅助共沉淀法制备了纳米镍/镁铝层状双金属氢氧化物/三聚氰胺-甲醛-乙二胺四草酰乙酸螯合树脂/活性炭复合材料(Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC).通过场发射扫描电镜(FE-SEM)、X-射线衍射仪(XRD)和傅里叶红外光谱(FT-IR)对该复合材料的结构和形貌进行了表征。结果表明：在含有MFT螯合树脂的活性炭表面上,均匀分布着花状的IgAl-LDHs, MgAl-LDHs上分布着聚集状的纳米镍颗粒。研究考察了2,6-二氯苯酚(2,6-DCP)在Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC上的吸附行为,吸附机理为物理吸附,符合准一阶动力学模型,吸附过程为自发性吸热反应。在超声辅助条件下,Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC可分别成功地用于2,6-DCP、染料(甲基橙、孔雀绿和亚甲基蓝)污水的降解。以泡沫铜电极为载体,通过苯胺的电聚合反应,将氧化石墨烯混合沉积到铜电极上,形成聚苯胺-氧化石墨烯/铜复合电极(PANI-GO/Cu);进而将纳米铜电沉积到PANI-GO/Cu表面,形成纳米铜/聚苯胺-氧化石墨烯/铜复合电极(Cu/PANI-GO/Cu)。FE-SEM、XRD和FT-IR表明了该修饰电极已形成。将该电极用于水溶液中的二氧化硫催化还原。结果显示：水溶液中的二氧化硫能被有效地还原为连二亚硫酸根。 【关键词】：碳载体 超声合成 污水处理 催化吸附剂
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ424;X703
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-27
• 1.1 碳载体杂化纳米金属材料研究进展16-22
• 1.1.1 活性炭载体杂化纳米金属材料研究进展16-19
• 1.1.2 石墨烯载体杂化纳米金属材料研究进展19-22
• 1.2 碳载体杂化纳米金属材料的超声制备22-23
• 1.2.1 超声化学的原理22
• 1.2.2 碳载体杂化纳米金属材料的超声制备22-23
• 1.3 碳载体杂化纳米金属材料在污水处理中的应用23-24
• 1.4 碳载体杂化纳米金属材料的表征方法24-26
• 1.4.1 红外光谱24
• 1.4.2 X-射线衍射仪24-25
• 1.4.3 X-射线能谱仪25
• 1.4.4 场发射扫描电子显微镜25-26
• 1.5 本论文的研究内容与意义26-27
• 第二章 Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC的超声制备及污水处理研究27-54
• 2.1 引言27
• 2.2 实验试剂与仪器27-28
• 2.2.1 实验试剂27
• 2.2.2 实验仪器27-28
• 2.3 实验部分28-30
• 2.3.1 螯合树脂/活性炭材料的合成28
• 2.3.2 MgAl-LDHs/MFT/AC材料的制备28-29
• 2.3.3 Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC材料的制备29
• 2.3.4 红外光谱分析29
• 2.3.5 Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC的亲水性29-30
• 2.4 Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC的表征30-37
• 2.4.1 MFT/AC的合成机理30-31
• 2.4.2 MFT/AC的红外图31-32
• 2.4.3 MFT/AC的场发射扫描电镜图32-33
• 2.4.4 MgAl-LDHs/MFT/AC的X-射线衍射图33-34
• 2.4.5 MgAl-LDHs/MFT/AC的场发射扫描电镜图34-35
• 2.4.6 Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC的X-射线衍射图35-36
• 2.4.7 Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC的场发射扫描电镜图36-37
• 2.5 Ni/MgAl-LDHs/MFT/AC材料在有机污水中的应用37-53
• 2.5.1 准备实验37
• 2.5.2 2,6-二氯苯酚吸附实验研究37-42
• 2.5.3 2,6-二氯苯酚超声催化降解实验研究42-46
• 2.5.4 染料超声催化降解实验研究46-53
• 2.5.5 活性炭复合材料的再生性53
• 2.6 本章小结53-54
• 第三章 纳米铜/聚苯胺-石墨烯/泡沫铜复合电极的制备及其于水溶液中二氧化硫的还原54-65
• 3.1 引言54
• 3.2 实验药品与仪器54-55
• 3.2.1 实验试剂54
• 3.2.2 实验仪器54-55
• 3.3 实验部分55-57
• 3.3.1 氧化石墨烯的制备55
• 3.3.2 PANI-GO/Cu电极的制备55-56
• 3.3.3 Cu/PANI-GO/Cu电极的制备56
• 3.3.4 Cu/PANI-GO/Cu电极的表征56-57
• 3.4 Cu/PANI-GO/Cu的表,征57-59
• 3.4.1 Cu/PANI-GO/Cu的红外光谱图57
• 3.4.2 Cu/PANI-GO/Cu的X-射线衍射图57-58
• 3.4.3 Cu/PANI-GO/Cu场发射扫描电镜图58-59
• 3.5 Cu/PANI-GO/Cu在水溶液中二氧化硫电化学还原的应用59-64
• 3.5.1 水溶液中二氧化硫电化学还原机理59-60
• 3.5.2 准备实验60
• 3.5.3 pH值的影响60-61
• 3.5.4 开路吸附时间的影响61-62
• 3.5.5 Cu/PANI-GO/Cu电化学还原SO_2的催化活性讨论62-63
• 3.5.6 Cu/PANI-GO/Cu电化学还原SO_2产物的检测63-64
• 3.6 本章小结64-65
• 第四章 结论65-66
• 参考文献66-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文76

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