【摘要】：本文研究了鐵族金屬中Fe、Co、Ni、Mn四種元素對(duì)應(yīng)的金屬及其化合物復(fù)合材料的制備方法及其在染料處理與超級(jí)電容器方面的應(yīng)用。在室溫下將Fe_(0.32)Co_(0.68)雙金屬納米粒子負(fù)載在新型分層花狀γ-Al2O3@C復(fù)合物載體上,提高Fe_(0.32)Co_(0.68)納米粒子的穩(wěn)定性和分散性。新合成的Fe_(0.32)Co_(0.68)/γ-Al2O3@C復(fù)合材料對(duì)橙黃II(100 mg L-1,973.55 mg g-1)呈現(xiàn)出良好的吸附性能。之后,將使用過(guò)的Fe_(0.32)Co_(0.68)/γ-Al2O3@C吸附劑材料(Fe-Co氧化物/γ-Al2O3@C)再重新作為過(guò)硫酸鹽(PMS)催化劑使用,實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人驚訝,Fe-Co氧化物/γ-Al2O3@C作為PMS催化劑可以高效地降解橙黃II水溶液(60 mg L-1,1 min;90 mg L-1,2 min;120 mg L-1,7 min和150 mg L-1,10 min)。得益于載體γ-Al2O3@C的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,該催化劑對(duì)多種不同有機(jī)污染物的降解具有很好的通用性和優(yōu)異的重復(fù)使用性(98%,第10次循環(huán))。此外,我們還進(jìn)行了一個(gè)連續(xù)實(shí)驗(yàn),用Fe_(0.32)Co_(0.68)/γ-Al2O3@C納米復(fù)合材料處理高濃度的橙黃II染料廢水(200 mg L-1),吸附結(jié)束后,直接加入PMS啟動(dòng)催化降解過(guò)程,在5 min內(nèi)即可達(dá)到98%的降解率。結(jié)果證明這種納米復(fù)合材料基于吸附與PMS高級(jí)氧化技術(shù)的結(jié)合可能是處理高濃度染料廢水的有效方法之一。采用低成本的一步水熱法來(lái)制備獨(dú)特的封裝Ni3S2納米顆粒的膜片狀Mn摻雜Ni(OH)2納米復(fù)合物(Ni Mn-1)。合成的這種三維多孔結(jié)構(gòu)是由內(nèi)部的大型納米片和外部的超薄膜以及被包封在片與膜之間的Ni3S2納米顆粒構(gòu)成,這樣的結(jié)構(gòu)有助于提供充足的活性區(qū)域以參與電化學(xué)反應(yīng)。同時(shí),合成的這種Ni Mn-1復(fù)合物是一種Mn摻雜的Ni(OH)2/Ni3S2復(fù)合材料,這有利于產(chǎn)生多樣化的價(jià)電子轉(zhuǎn)移,提高電導(dǎo)率。將Ni Mn-1用作超級(jí)電容器的電極材料,在0.68 A g-1的電流密度下,表現(xiàn)出3228 F g-1的超高電容量,并同時(shí)也具有良好的倍率性能(81.3%,10.2 A g-1;56.7%,34 A g-1)和超高的循環(huán)穩(wěn)定性(95.6%,3000圈)。此外,我們基于先進(jìn)Ni Mn-1材料開(kāi)發(fā)了一種復(fù)合超級(jí)電容器器件,該裝置具有在功率密度為404 W kg-1時(shí)51.5 Wh kg-1的高能量密度和良好的長(zhǎng)期循環(huán)穩(wěn)定性(85.3%,5000圈)。因此,所有的這些進(jìn)一步表明Ni Mn-1材料在能量?jī)?chǔ)存領(lǐng)域的巨大優(yōu)勢(shì)。文章中制備的這幾種鐵族(鐵、鈷、鎳、錳)金屬及其化合物復(fù)合材料的操作方法簡(jiǎn)便,合成材料價(jià)格低廉,綠色環(huán)保。吸附劑材料Fe_(0.32)Co_(0.68)/γ-Al2O3@C對(duì)橙黃II有較高的吸附效力,催化劑材料Fe-Co氧化物/γ-Al2O3@C對(duì)多種染料都表現(xiàn)出超強(qiáng)的PMS催化降解能力,以及電極材料Ni Mn-1表現(xiàn)出高的能量?jī)?chǔ)存能力,這些優(yōu)勢(shì)使得它們?cè)诰徑饷媾R的環(huán)境問(wèn)題和能源危機(jī)中都能發(fā)揮重要作用。
【圖文】：

2圖 1.1 分子結(jié)構(gòu)：（a）橙黃 II，（b）甲基橙，，（c）剛果紅，（d）羅丹明 B，（e）亞甲基藍(lán)。Figure 1.1 Molecular structures: (a) Orange II, (b) Methyl Orange, (c) Congo Red, (d)Rhodamine B and (e) Methylene Blue.生活中，染料廢水主要來(lái)源于紡織、塑料、造紙、食品、皮革和化妝品等行業(yè)[14-16]。在生產(chǎn)制造時(shí)，很多染料廢水都被直接排放到周?chē)沫h(huán)境中去，然而，染料廢水如果不及時(shí)處理就排放到環(huán)境中，會(huì)造成嚴(yán)重的水污染問(wèn)題：（1）廢水中的染料會(huì)吸收可見(jiàn)光，從而使水體的透明度降低；同時(shí)也會(huì)消耗水中的氧，使水體中的含氧量降低，從而影響水生生物和微生物的生長(zhǎng)，甚至造

圖 1.2 （a）物理吸附原理圖；（b）化學(xué)吸附原理圖。Figure 1.2 (a) Physical adsorption schematic; (b) Chemical adsorption schematic.通常，可以將吸附分為物理吸附和化學(xué)吸附這兩種主要的基本類(lèi)型，圖 1.2 展示了兩種吸附的原理圖。當(dāng)吸附質(zhì)通過(guò)與吸附劑之間的分子間吸引力被吸附在吸附劑表面時(shí)產(chǎn)生的吸附為物理吸附，即因?yàn)榉兜氯A力（分子相結(jié)合的能力）而產(chǎn)生的吸附，可以視為一種凝聚現(xiàn)象，在這種吸附中，吸附劑不會(huì)將吸附質(zhì)固定在表面特定位置，而是可以使其在界面范圍內(nèi)自由活動(dòng)，不如化學(xué)吸附牢固。當(dāng)吸附質(zhì)與吸附劑之間發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，出現(xiàn)了電子的共有、交換或轉(zhuǎn)移，形成了牢固的吸附化學(xué)鍵（原子或離子相結(jié)合的能力）的吸附時(shí)即為化學(xué)吸附，發(fā)生化學(xué)吸附時(shí)，吸附質(zhì)分子不能在吸附劑表面自由移動(dòng)。兩種吸附的差異如表 1.2 所示。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TB33

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 Chun Cai;Liguo Wang;Hong Gao;Liwei Hou;Hui Zhang;;Ultrasound enhanced heterogeneous activation of peroxydisulfate by bimetallic Fe-Co/GAC catalyst for the degradation of Acid Orange 7 in water[J];Journal of Environmental Sciences;2014年06期

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1 方貝貝;金屬氧化物復(fù)合材料的制備及其對(duì)有機(jī)染料的吸附性能研究[D];吉林大學(xué);2016年

本文編號(hào)：2665802