聚合物納米材料的合成及其對有機(jī)染料吸附性能的研究.pdf

1、本論文基于聚合物納米材料的性能和優(yōu)點，探索了其合成、結(jié)構(gòu)及其在有機(jī)染料污染物吸附處理應(yīng)用的可能性，并深入研究了吸附過程和相關(guān)機(jī)理等。聚合物納米材料由于其獨特的結(jié)構(gòu)、性能和潛在應(yīng)用，受到越來越廣泛的關(guān)注和研究。它充分利用了納米材料的小尺度、大比表面積以及聚合物表面基團(tuán)的可設(shè)計性等性質(zhì)，使其相關(guān)性能得到很大的提高，從而在復(fù)合材料、催化、傳感、藥物載體、電池、電容器、污染物凈化等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。最近，由于與染料相關(guān)的工業(yè)的發(fā)展引起的環(huán)境

2、污染日益嚴(yán)重，探索新型、高效的吸附劑除去工業(yè)廢水中的染料成為了很多研究者的目標(biāo)。因此，合成新型的聚合物納米材料，探索其染料吸附能力具有十分重要的意義。本論文運用原位模板法和氧化聚合法成功合成了一系列不同形貌的聚合物納米材料，包括實心和中空的聚膦腈微球、中空的聚膦腈納米管、實心和中空的聚多巴胺微球，并對這些材料的結(jié)構(gòu)、性能和染料吸附應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)的探索和研究。具體的研究內(nèi)容和結(jié)果如下：
　　（1）利用原位模板法，在超聲條件下，以六氯

3、環(huán)三膦腈（HCCP）、4,4′-二羥基二苯砜（BPS）作為共聚單體，三乙胺（TEA）作為縛酸劑，乙腈作為溶劑，合成了聚膦腈（PZS)微球，并研究了它對陽離子染料亞甲基藍(lán)（MB）的吸附能力；為了提高吸附能力，我們通過改變反應(yīng)條件（超聲功率和溶劑），制備了PZS納米管。通過一系列表征手段（SEM、TEM、FITR、XPS、BET、粒徑分析和表面電荷測試等）對 PZS微球和納米管的結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)進(jìn)行了表征。詳細(xì)闡述了它們的合成機(jī)理。染料吸附研

4、究結(jié)果表明 PZS納米管具有超強(qiáng)的吸附能力，其原因是 PZS納米管不但具有豐富的羥基、芳香環(huán)和富電子原子，而且具有比微球更大的比表面積，它們共同促進(jìn)了對染料的高效吸附。
　?。?）為了提高聚膦腈微球的染料吸附能力，我們改變共聚單體（以間苯三酚代替 BPS），成功合成了實心的聚膦腈（PCPP)微球,然后通過有機(jī)溶劑刻蝕制備了中空的聚膦腈（PCPP)微球。并對其結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)進(jìn)行了表征，詳細(xì)闡述了它的合成機(jī)理。
　?。?）利用氧

5、化聚合法，在氧氣存在、避光的條件下，以鹽酸多巴胺為單體，在三羥甲基氨基甲烷(Tris)溶液中聚合，合成了聚多巴胺（PDA）微球；然后以聚苯乙烯微球為模板，包覆一定厚度的聚多巴胺層，再用有機(jī)溶劑（四氫呋喃）刻蝕除去聚苯乙烯微球模板，得到中空的聚多巴胺（PDA）微球。并對它們的結(jié)構(gòu)和表面性質(zhì)進(jìn)行了表征，詳細(xì)闡述了它的合成機(jī)理。
　?。?）以所制備的PZS微球、PZS納米管、中空PCPP微球和PDA微球作為吸附劑去吸附水溶液中的陽離子染

6、料（亞甲基藍(lán)，MB）。系統(tǒng)、深入地探索了影響MB吸附的相關(guān)因素（染料溶液pH,體系溫度，吸附劑劑量，染料濃度，吸附時間等）；利用相關(guān)模型研究了吸附動力學(xué)，吸附等溫線和吸附熱力學(xué)。并且基于實驗結(jié)果提出了高效吸附的機(jī)理。并探索了中空PCPP微球和PDA微球作為吸附劑對其他染料（甲基橙（MO）、酸性鉻藍(lán)K(ACBK)、署紅Y(EY)、署紅 B(EB)、中性紅（NR）、孔雀石綠（MG）、藏紅 T(ST)）的吸附效果，結(jié)果表明它對陽離子染料MG、