【摘要】：近年來,隨著納米科技的發(fā)展,納米材料也越來越受到人們的矚目,因其具有突出的物理和化學(xué)性能,可以應(yīng)用在多個(gè)領(lǐng)域,這其中就包括各種水體污染的治理。尤其是由不同組分納米尺度的材料組成的納米復(fù)合材料,因其兼具不同組分各自的功能,有時(shí)甚至?xí)@得一些額外的新功能,從而在水處理應(yīng)用過程中更加地引人注目。但是,在制備納米復(fù)合材料時(shí),會(huì)包含多個(gè)反應(yīng)步驟,所以納米復(fù)合材料的制備具有耗時(shí)長(zhǎng)、過程復(fù)雜以及可控性差等缺點(diǎn)。因此,本論文將從簡(jiǎn)化制備步驟,改善納米復(fù)合材料的應(yīng)用性能等方面展開研究工作,具體內(nèi)容如下:(1)聚苯乙烯/四氧化三鐵@聚苯胺(PS/Fe_3O_4@PANi)納米復(fù)合粒子的制備及吸附性能的研究本章提出了一種簡(jiǎn)單而直接的方法成功地制備出以聚苯乙烯(PS)粒子為核、磁性四氧化三鐵(Fe_3O_4)納米粒子為中間層以及具有吸附能力的聚苯胺(PANi)為外殼的多功能納米復(fù)合粒子。具體而言,首先利用靜電作用驅(qū)動(dòng)的自組裝過程,將通過化學(xué)共沉淀法合成的帶正電的Fe_3O_4納米粒子直接沉積到無皂乳液聚合制備的、帶負(fù)電的PS粒子表面;隨后,以預(yù)制的PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子為種子,利用“溶脹-擴(kuò)散-界面聚合法”,實(shí)現(xiàn)了PANi殼層在PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子表面的原位沉積。在上述制備過程中,無需對(duì)PS粒子、Fe_3O_4納米粒子以及PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子進(jìn)行任何的表面修飾或改性,因此多功能納米復(fù)合粒子的制備可以被有效地簡(jiǎn)化。而且,通過簡(jiǎn)單地改變Fe_3O_4納米粒子和苯胺單體的用量,可以實(shí)現(xiàn)PS/Fe_3O_4@PANi納米復(fù)合粒子組成和形貌的調(diào)控。最后,以所得納米復(fù)合粒子為吸附劑,考察了其對(duì)水相中Cu~(2+)的移除效果。結(jié)果表明,PS/Fe_3O_4@PANi納米復(fù)合粒子對(duì)Cu~(2+)的吸附是一個(gè)準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,并符合Langmuir等溫線模型。在pH為5時(shí),PS/Fe_3O_4@PANi納米復(fù)合粒子的最大吸附容量為181.5 mg/g。而且,由于Fe_3O_4納米粒子的存在,這些納米復(fù)合粒子可以利用外部磁場(chǎng)來實(shí)現(xiàn)回收,同時(shí)再生的粒子可以重復(fù)使用8次而不出現(xiàn)吸附性能的明顯衰退。(2)聚苯乙烯/四氧化三鐵/類沸石咪唑酯(PS/Fe_3O_4/ZIF-8)納米復(fù)合粒子的制備及吸附性能研究本章提出了一種簡(jiǎn)單、可控的制備方法,成功地得到了具有不同形貌的PS/Fe_3O_4/ZIF-8納米復(fù)合粒子。其大致的制備過程如下:首先,將分散聚合法制備的表面疏水的PS微球與利用共沉淀法合成的表面親水的Fe_3O_4納米粒子在水相中混合,后者將扮演固體穩(wěn)定劑的角色自發(fā)地吸附到PS微球的表面,從而得到PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子;其次,在制備ZIF-8的前驅(qū)體溶液中加入PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子,生成的ZIF-8顆粒會(huì)組裝到PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子的表面,進(jìn)而形成具有藍(lán)莓狀形貌的PS/Fe_3O_4/ZIF-8納米復(fù)合粒子;最后,采用種子生長(zhǎng)法,使得PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子表面的ZIF-8顆粒生長(zhǎng)并彼此之間發(fā)生融合,從而得到具有核殼形貌的PS/Fe_3O_4/ZIF-8納米復(fù)合粒子。最后基于ZIF-8表面的Zn~(2+)和咪唑環(huán)可以和不同的染料分子的官能團(tuán)發(fā)生結(jié)合,達(dá)到去除染料的目的,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明PS/Fe_3O_4/ZIF-8納米復(fù)合粒子以及核殼狀的PS/Fe_3O_4/ZIF-8納米復(fù)合物均對(duì)剛果紅(CR)具有吸附性能,其中藍(lán)莓狀PS/Fe_3O_4/ZIF-8納米復(fù)合粒子對(duì)剛果紅的吸附符合準(zhǔn)二級(jí)動(dòng)力學(xué)模型,且由Langmuir模型探究表明,整個(gè)吸附機(jī)理符合單層吸附,其中最大吸附容量可以達(dá)到311.5 mg/g。同時(shí),基于Fe_3O_4的引入,該納米復(fù)合粒子可以重復(fù)使用10次而不出現(xiàn)吸附性能的明顯降低。除CR染料以外,藍(lán)莓狀PS/Fe_3O_4/ZIF-8納米復(fù)合粒子還對(duì)亞甲基藍(lán)(MB)和甲基橙(MO)具有吸附性能。(3)聚苯乙烯/四氧化三鐵/鈀@聚吡咯(PS/Fe_3O_4/Pd@PPy)納米復(fù)合粒子的制備、表征及催化性能的研究本章發(fā)展了一種簡(jiǎn)單且有效的制備途徑,采用溶脹-擴(kuò)散-界面聚合法,以第二章中制備的PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子為種子,利用吡咯和氯化鈀(PdCl_2)分別作為單體和氧化劑,成功地將Pd@PPy納米復(fù)合物沉積到了種子粒子的表面,即得到多功能的PS/Fe_3O_4/Pd@PPy納米復(fù)合粒子。由于PS粒子、Fe_3O_4納米粒子以及PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子不需要進(jìn)行任何的表面預(yù)處理,而且Pd@PPy納米復(fù)合物可以由PdCl_2和Py一步反應(yīng)制得,因此PS/Fe_3O_4/Pd@PPy納米復(fù)合粒子的制備過程顯得非常的簡(jiǎn)單。此外,所提出的制備過程具有良好的可控性,即通過簡(jiǎn)單地改變加入的吡咯單體濃度,可以有效地實(shí)現(xiàn)PS/Fe_3O_4納米復(fù)合粒子表面Pd@PPy復(fù)合物殼層厚度的控制。尤為重要的是,因PS/Fe_3O_4/Pd@PPy納米復(fù)合物中PdNPs的催化作用和PPy的富集作用,其在催化降解亞甲基藍(lán)(MB)的反應(yīng)中展現(xiàn)了優(yōu)異的性能,結(jié)果表明當(dāng)PPy殼層最薄時(shí),催化反應(yīng)最快可在9 min內(nèi)達(dá)到100%降解率,通過考察NaBH_4濃度對(duì)催化結(jié)果的影響,證明隨著NaBH_4濃度的增加,催化效率增強(qiáng)。通過對(duì)催化劑用量的考察發(fā)現(xiàn),隨著催化劑含量的增加,催化效率增強(qiáng)。并且由于引入了磁性納米顆粒,在回收催化劑時(shí)方便快捷,催化反應(yīng)循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到9次,表明該納米復(fù)合物可以多次循環(huán)利用。
【圖文】：

圖 1-2 介孔碳對(duì)黃酮類化合物的吸附作用Fig. 1-2 Effectively adsorb of mesoporous carbon on the flavonoids處理中是比較常見的一種方法，，操作起來比較簡(jiǎn)便，同時(shí)吸離后可以再次利用。研究者選取合適的吸附劑會(huì)使吸附效

圖 1-3 多孔 Au@Pd@Ru 納米催化劑的合成步驟hematic representation of the preparation of porous Au@Pd@Ru nano- c
【學(xué)位授予單位】：江南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TB383.1

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本文編號(hào)：2589124