發(fā)布時間：2017-10-27 03:13

  本文關鍵詞：LDH與功能染料納米復合材料制備及二氧化碳檢測研究

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【摘要】：近年來,二氧化碳的含量日益劇增,引起了人們的廣泛關注,被公認為目前氣候變化以及全球變暖的禍首。在環(huán)境、醫(yī)療、食品和農業(yè)等領域中,二氧化碳的快速檢測具有十分重要的意義。本論文探究了利用水熱法合成了一系列基于層狀雙金屬氫氧化物(LDH)和功能染料納米復合材料的制備及其在CO2檢測方面的應用,并對制備材料的結構、性質等進行了系統(tǒng)的研究。在本論文中以NiFe-LDH為主體,以8-羥基-1,3,6-三芘磺酸三鈉鹽(俗稱溶劑綠7或者熒光黃,簡稱HPTS)為客體分子,采用一步水熱法合成了不同濃度的HPTS/NiFe-LDH納米復合材料,并利用場發(fā)射掃描電鏡FESEM、XRD衍射和FTIR測試技術對樣品進行了結構和形貌的表征。結果表明,HPTS成功插入到NiFe-LDH層間形成了HPTS/NiFe-LDH納米復合材料,增大了NiFe-LDH的層間距,并使得NiFe-LDH的形貌發(fā)生了改變。紫外和熒光分析結果,表明HPTS/NiFe-LDH納米復合材料沒有紫外吸收和熒光,說明在納米復合材料中,HPTS插在NiFe-LDH層間,其紫外吸收和熒光在NiFe-LDH層間淬滅。而隨著CO2逐漸通入,HPTS的紫外吸收和熒光也逐漸恢復,且熒光強度和紫外吸收度與通入的CO2體積量呈線性關系,說明該納米復合材料可實現(xiàn)對CO2的選擇性檢測,該體系對CO2氣體的檢測限為1.64μM。采用上述相同的方法制備了一系列不同染料分子(芘-1-磺酸鈉鹽PS,8-羥基-1,3,6-三芘磺酸三鈉鹽HPTS和1,3,6,8-芘四磺酸四鈉鹽PTS)插層的LDH納米復合材料,分別命名為PS/NiFe-LDH,HPTS/NiFe-LDH和PTS/NiFe-LDH納米復合材料。并對制備材料的結構和性質進行了系統(tǒng)的研究。紫外和熒光分析表明PS/NiFe-LDH、HPTS/NiFe-LDH和PTS/NiFe-LDH納米復合材料都沒有熒光,而隨著CO2氣體的逐漸通入,染料的紫外吸收和熒光也逐漸恢復。并且,三種材料的熒光強度均與通入CO2的體積量呈線性關系。說明PS/NiFe-LDH、HPTS/NiFe-LDH和PTS/NiFe-LDH納米復合材料都可以實現(xiàn)對CO2氣體的有效檢測。相比之下,PTS/NiFe-LDH納米復合材料對CO2氣體的檢測效果最好、檢測限最低。本論文成功制備了一系列陰離子染料/LDH納米復合納米材料,采用熒光的手段實現(xiàn)對CO2氣體的選擇性檢測,為評估大氣溫室效應提供了一種新的方法。
【關鍵詞】：層狀雙金屬氫氧化物 納米復合材料 陰離子染料 熒光 CO2檢測
【學位授予單位】：西北農林科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TB33
【目錄】：

• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 文獻綜述11-20
• 1.1 引言11
• 1.2 溫室效應11-12
• 1.3 二氧化碳檢測技術的研究進展12-14
• 1.3.1 二氧化碳紅外式傳感器13
• 1.3.2 二氧化碳固體電解質傳感器13
• 1.3.3 二氧化碳電容式傳感器13
• 1.3.4 二氧化碳光纖傳感器13-14
• 1.4 層狀雙金屬氫氧化物的研究進展14-17
• 1.4.1 層狀雙金屬氫氧化物的概述14
• 1.4.2 層狀雙金屬氫氧化物的結構14-15
• 1.4.3 層狀雙金屬氫氧化物的性質15-16
• 1.4.4 層狀雙金屬氫氧化物的制備方法16-17
• 1.5 LDH在二氧化碳吸附方面的研究進展17-18
• 1.6 論文選題目的和研究內容18-20
• 第二章 HPTS/NiFe-LDH納米復合材料的制備及二氧化碳檢測研究20-33
• 2.1 實驗部分20-23
• 2.1.1 實驗材料20-21
• 2.1.2 實驗儀器21
• 2.1.3 NiFe-LDH以及HPTS/NiFe-LDH納米復合材料的制備21-22
• 2.1.4 熒光實驗22
• 2.1.5 HPTS的工作曲線的繪制22
• 2.1.6 樣品的表征22-23
• 2.2 結果與討論23-25
• 2.2.1 XRD分析23
• 2.2.2 FTIR光譜分析23-24
• 2.2.3 場發(fā)射掃面電鏡分析24-25
• 2.3 HPTS/NiFe-LDH復合材料對檢測CO2的探究25-31
• 2.3.1 紫外光譜分析25-27
• 2.3.2 熒光光譜分析27-30
• 2.3.3 氣體競爭分析30
• 2.3.4 離子競爭分析30-31
• 2.4 樣品檢測CO2的作用機理31-32
• 2.5 小結32-33
• 第三章 不同染料分子插層LDH納米復合材料的制備及二氧化碳檢測研究33-43
• 3.1 實驗部分33-35
• 3.1.1 實驗材料33-34
• 3.1.2 實驗儀器34
• 3.1.3 樣品的制備34
• 3.1.4 熒光實驗34
• 3.1.5 PS和PTS的工作曲線的繪制34-35
• 3.2 結果與討論35-38
• 3.2.1 XRD分析35-36
• 3.2.2 FTIR分析36-37
• 3.2.3 掃描電鏡樣品的形態(tài)分析37-38
• 3.3 不同染料分子插層的LDH納米復合材料對CO2檢測的探究38-42
• 3.3.1 紫外-可見吸收光譜分析38-40
• 3.3.2 熒光發(fā)射光譜分析40-42
• 3.4 小結42-43
• 第四章 結論43-45
• 參考文獻45-50
• 致謝50-51
• 作者簡介51

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本文編號：1101660