煤矸石是我國儲量最大的固體廢棄物之一,其大量堆放已經(jīng)對環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。本論文旨在利用煤矸石豐富的化學(xué)組成和獨(dú)特的表面結(jié)構(gòu)構(gòu)筑復(fù)合型功能材料,并將其應(yīng)用于污染物吸附和降解領(lǐng)域,以求實(shí)現(xiàn)以廢治廢、變廢為寶之目的。本研究首先通過插層及包覆改性的方法制備了煤矸石納米片@十六烷基三甲基溴化銨（CM@CTAB）復(fù)合材料,然后以重金屬離子Cr（Ⅵ）為目標(biāo)污染物,研究了吸附劑用量、Cr（Ⅵ）初始濃度、溶液pH值、共存陰陽離子對Cr（Ⅵ）去除效率的影響。通過粉末X-射線衍射（XRD）、傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、X-射線光電子能譜（XPS）和Zeta電位等表征手段對吸附劑的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征,并深入分析了Cr（Ⅵ）去除機(jī)理。結(jié)果表明吸附耦合還原是CM@CTAB去除Cr（Ⅵ）的主要機(jī)制。本文又以三聚氰胺和煤矸石為原料,通過一步熱聚合法構(gòu)筑了含有雙氮缺陷（氰基和氮空位）的復(fù)合型催化劑C₃N₄-CG。利用XRD、FT-IR、SEM、TEM、XPS、電子自旋共振（EPR）等表征手段和密度泛函理論（DFT）... 

【文章來源】：內(nèi)蒙古大學(xué)內(nèi)蒙古自治區(qū) 211工程院校

【文章頁數(shù)】：87 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

高嶺石晶體結(jié)構(gòu)模型[8]

碩士研究生畢業(yè)論文4面上。煤矸石能夠錨定貴金屬粒子防止其團(tuán)聚的原因主要有兩方面：一方面是因?yàn)槠渲饕某煞指邘X石具有較大的比表面積，另一方面是因?yàn)楦邘X石豐富的表面羥基會對貴金屬粒子起鍵合固定作用。Li等人[27]將Na2PdCl4溶液和高嶺石的水溶液均勻混合后，利用超聲浸漬法將Pd納米顆粒成功的負(fù)載在了高嶺石納米片上。圖1.2是Kaolinite和合成的PdNPs/Kaolinite的SEM和TEM圖。如圖1.2(a)和(b)所示，高嶺石整體呈現(xiàn)出較為平滑的表面結(jié)構(gòu)。雖然高嶺石表面Pd的負(fù)載量在不斷變化，如圖1.2(c)、(d)和(e)所示，但可以看到Pd納米顆粒都能夠均勻的分散在高嶺石的表面各處，呈現(xiàn)出良好的分散性和穩(wěn)定性。此外，通過放大的透射電鏡圖像顯示(圖1.2(f))，平均晶格間距為0.225nm處的晶格條紋對應(yīng)于Pd的(111)平面，進(jìn)一步表明Pd納米粒子在高嶺石表面的成功負(fù)載。圖1.2高嶺土的SEM圖(a)和TEM圖(b)，(3.0、1.5、1.0%)鈀/高嶺土的TEM(c,d,e)和3.0%鈀/高嶺土的鈀的HRTEM圖(f)[27]Figure1.2(a)SEMand(b)TEMimagesofkaolinite;(c,d,e)TEMimagesofPd/kaolinite(3.0,1.5,1.0%);(f)HRTEMimageofPdforPd/kaolinite(3.0%)[27]

碩士研究生畢業(yè)論文51.2.4煤矸石負(fù)載半導(dǎo)體在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的今天，發(fā)展一種綠色、高效和可持續(xù)的半導(dǎo)體光催化劑并將其應(yīng)用于環(huán)境治理一直是廣大環(huán)境工作者的共同目標(biāo)。目前，大家普遍認(rèn)為基于二氧化鈦的光催化技術(shù)在降解污染物保護(hù)環(huán)境方面有廣闊的應(yīng)用前景，因?yàn)榘雽?dǎo)體二氧化鈦具有成本低廉、對環(huán)境無污染和高穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)。然而，其自身差的導(dǎo)電性、吸附性和粉末易于發(fā)生團(tuán)聚等缺點(diǎn)也會對催化反應(yīng)帶來不利的影響，故一些研究者選用高嶺石、埃洛石、蒙脫石、沸石分子篩和坡縷石等礦物作為二氧化鈦的載體去解決這一問題。Li等人[28]利用溶膠-凝膠法制備了具有2D/2D結(jié)構(gòu)的TiO2/Kaolinite復(fù)合型光催化劑。圖1.3(a,b,c)分別是TiO2/Kaolinite復(fù)合材料的SEM、TEM和HRTEM圖，圖1.3(d,e,f)分別是乙酸功能化后TiO2/Kaolinite復(fù)合材料的SEM、TEM和HRTEM圖�？梢钥吹皆趦煞N復(fù)合材料中，二氧化鈦納米顆粒均能夠較好的分散在高嶺石的表面上，并且載體高嶺石也能顯著提高復(fù)合材料整體的的吸附性和循環(huán)穩(wěn)定性。圖1.3TiO2/kaolinite的TEM和HRTEM圖(a-c)，CH3COOH功能化后TiO2/kaolinite的TEM和HRTEM圖(d-f)[28]Figure1.3TEMandHRTEMimagesforTiO2/kaolinitecomposite(a–c)andCH3COOHfunctionalizedTiO2/kaolinitecomposite(d–f)[28]除了二氧化鈦，其他半導(dǎo)體如C3N4[29]、BiOCl[30]和CdS[31]也被成功的負(fù)載在了高嶺石納米片上，構(gòu)筑的復(fù)合型催化劑的催化性能往往是單個半導(dǎo)體催化劑的數(shù)倍，這極大地提高了這些半導(dǎo)體的催化能力，同時也促進(jìn)了復(fù)合材料對環(huán)境污染物的降解能力，拓寬了光催化材料的應(yīng)用范圍。


本文編號：3122654