復合納米結構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,水處理技術日趨成熟,隨著材料科學的發(fā)展,新型的功能材料不斷涌現(xiàn),新材料的應用與水處理技術的結合是當今的研究熱點.本論文合成了具有核殼結構的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,并探討了它們去除水中污染物的性能,

2、實驗結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核殼結構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合成了具有核殼結構的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殼層中的多孔結構允許雙酚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-質譜法分析了雙酚 A降解的中間產物,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構表征,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、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方程.結果表明,該吸附劑具有良好的磁效應和吸附性能,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構.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.用準一級動力學方程和準二級動

6、力學方程對動力學過程進行模擬,結果表明準二級動力學方程能更好的描述活性炭吸附麥草畏和甲萘酚的動力學過程,系統(tǒng)考察了吸附劑用量和吸附質初始濃度對吸附性能的影響.實驗結果表明,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