本文關(guān)鍵詞：石墨烯和碳納米管負載的尖晶石類金屬氧化物的制備及其對Cr（VI）和甲基橙的吸附研究

  更多相關(guān)文章： 石墨烯 CNT 吸附 Cr(VI) 尖晶石金屬氧化物 甲基橙

【摘要】：重金屬離子和有機偶氮染料是水中的重要污染物,因為它們的非生物降解性及強毒性,給植物、動物以及人類健康帶來嚴(yán)重威脅。因此,為了防止重金屬離子及染料廢水對生態(tài)環(huán)境造成污染,在排放之前,必須對其進行處理。人們研究了許多物理、化學(xué)、生物技術(shù)與方法用來凈化工業(yè)廢水,其中,吸附的方法因其低成本、易操作、易分離、高去除效率的優(yōu)點而成為人們最常用的一種方法。在該論文中我們用兩種納米復(fù)合材料來去除水中的Cr(VI)及甲基橙。第一,我們通過一步水熱法制備了己二胺功能化的石墨烯負載的鐵酸鋅納米材料(HDA-RGO-ZnFe2O4),并用來吸附廢水中的Cr(VI);第二,通過化學(xué)共沉淀和煅燒相結(jié)合的方法制備了碳納米管包覆的鈷酸鹽納米復(fù)合材料(CNT@MCo2O4(M=Ni,Mn,Cu,Zn)),并用來吸附廢水中的甲基橙(MO)。上述制備的材料通過透射電子顯微鏡、EDX(EDS)、X射線衍射、紅外光譜、拉曼(Raman)、X射線光電子能譜、振動樣品磁強計、掃描電子顯微鏡以及BET等表征手段,分別對不同的納米復(fù)合材料的形貌、元素含量、晶體結(jié)構(gòu)、官能團種類、磁性、價態(tài)以及孔性質(zhì)等進行表征,同時,我們系統(tǒng)研究了吸附反應(yīng)過程中pH值、溫度、時間、溶液濃度的影響;并對吸附劑材料的吸附動力學(xué)、速率控制機理、熱力學(xué)也進行了詳細的研究。實驗結(jié)果表明:吸附體系的環(huán)境對吸附過程有很大影響,無論是Cr(VI)還是MO,較低的pH值下更有利于吸附過程的進行;兩種材料吸附Cr(VI)和MO的實驗數(shù)據(jù)都更好的切合準(zhǔn)二階動力學(xué)方程,且內(nèi)擴散模型研究表明控速步驟都不是唯一的,是由內(nèi)擴散和外擴散共同控制的;另外,我們用兩種不同的等溫模型來描述兩種吸附材料的平衡吸附過程,HDA-RGO-ZnFe2O4對于Cr(VI)的吸附更好的切合Langmuir模型,而CNT@MCo2O4(M=Ni,Mn,Cu,Zn)吸附MO的過程即符合Langmuir吸附等溫模型也符合Freundlich吸附等溫模型;實驗數(shù)據(jù)的熱力學(xué)分析表明,兩種吸附材料對Cr(VI)和MO的去除過程都是吸熱、自發(fā)的。另外,我們對兩種不同的吸附劑吸附Cr(VI)和MO的機理也進行了詳細的分析。
【關(guān)鍵詞】：石墨烯 CNT 吸附 Cr(VI) 尖晶石金屬氧化物 甲基橙
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O647.3
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• Abstract4-10
• 第一章 緒論10-24
• 1.1 工業(yè)廢水的研究概況10-12
• 1.1.1 工業(yè)廢水的簡介及危害10
• 1.1.2 重金屬離子Cr(VI)的性質(zhì)與危害10-11
• 1.1.3 甲基橙(MO)的性質(zhì)與危害11
• 1.1.4 工業(yè)廢水的處理方法11-12
• 1.2 石墨烯和CNT等碳材料的概述12-21
• 1.2.1 石墨烯材料的概述12-17
• 1.2.1.1 石墨烯的基本性質(zhì)12
• 1.2.1.2 石墨烯(Gr)的制備方法12-14
• 1.2.1.3 單獨的石墨烯及改性石墨烯復(fù)合材料的吸附性能14-17
• 1.2.2 碳納米管材料的概述17-21
• 1.2.2.1 碳納米管的基本性質(zhì)17-18
• 1.2.2.2 碳納米管的制備方法18-19
• 1.2.2.3 CNT及改性修飾的CNT混合材料的吸附性能19-21
• 1.3 尖晶石類過渡金屬氧化物的概述21-22
• 1.4 課題的研究思路及研究內(nèi)容22-24
• 1.4.1 課題的研究思路22-23
• 1.4.2 課題的研究內(nèi)容23-24
• 1.4.2.1 己二胺功能化的石墨烯負載的Zn Fe_2O_4(HDA-RGO- Zn Fe_2O_4)的制備及其吸附Cr(VI)的性能研究23
• 1.4.2.2 碳納米管包覆的MCo_2O_4 (M =Ni, Mn, Cu, Zn)復(fù)合材料的制備及其吸附MO的性能研究23-24
• 第二章 HDA-RGO-Zn Fe_2O_4磁性雜化材料的合成及對Cr(VI)吸附應(yīng)用的研究24-47
• 2.1 實驗部分24-27
• 2.1.1 實驗材料24
• 2.1.2 實驗儀器24
• 2.1.3 實驗方法24-27
• 2.1.3.1 氧化石墨烯（GO）的制備24-25
• 2.1.3.2 HDA-RGO-Zn Fe_2O_4磁性納米復(fù)合材料的制備25
• 2.1.3.3 材料的表征25
• 2.1.3.4 溶液中Cr(VI)離子濃度的測定25-26
• 2.1.3.5 吸附試驗26-27
• 2.1.3.6 循環(huán)回收實驗27
• 2.2 結(jié)果與討論27-45
• 2.2.1 不同材料的表征結(jié)果分析27-33
• 2.2.1.1 HDA-RGO-Zn Fe_2O_4的合成機理27-28
• 2.2.1.2 不同材料的TEM表征28
• 2.2.1.3 不同材料的XRD表征28-29
• 2.2.1.4 不同材料的Raman表征29-30
• 2.2.1.5 HDA-RGO-Zn Fe_2O_4的能量色散X射線熒光光譜(EDX)表征30-31
• 2.2.1.6 不同材料的FTIR表征31-32
• 2.2.1.7 Zn Fe_2O_4和HDA-RGO-Zn Fe_2O_4納米材料的VSM表征32-33
• 2.2.2 不同材料對六價鉻離子吸附性能的對比研究33
• 2.2.3 吸附體系p H值對吸附過程的影響33-34
• 2.2.4 吸附動力學(xué)研究34-37
• 2.2.5 Weber Morris內(nèi)擴散模型研究37-38
• 2.2.6 溫度的影響以及等溫模型研究38-41
• 2.2.7 吸附熱力學(xué)研究41-43
• 2.2.8 循環(huán)回收實驗43
• 2.2.9 吸附機理研究43-45
• 2.2.10 與文獻數(shù)據(jù)的吸附性能的對比45
• 2.3 本章小結(jié)45-47
• 第三章 CNT@MCo_2O_4（M=Ni，Mn，Cu，Zn）復(fù)合材料的制備及其對甲基橙（MO）吸附應(yīng)用的研究47-63
• 3.1 實驗部分47-49
• 3.1.1 實驗材料47
• 3.1.2 實驗儀器47
• 3.1.3 實驗方法47-49
• 3.1.3.1 CNT@MCo_2O_4 (M =Ni，Mn，Cu，Zn)納米復(fù)合材料的制備47-48
• 3.1.3.2 材料的表征48
• 3.1.3.3 吸附試驗48-49
• 3.2 結(jié)果與討論49-62
• 3.2.1 不同材料的表征結(jié)果分析49-53
• 3.2.1.1 不同材料的SEM及TEM表征49-51
• 3.2.1.2 CNT@MCo_2O_4(M =Ni，Mn，，Cu，Zn)納米復(fù)合材料的EDS表征51
• 3.2.1.3 不同材料的XRD表征51-52
• 3.2.1.4 不同材料的FTIR表征52
• 3.2.1.5 不同材料的BET表征分析52-53
• 3.2.2 CNT@MCo_2O_4 (M =Ni，Mn，Cu，Zn)材料對MO的吸附性能研究53-54
• 3.2.3 體系pH值對CNT@MCo_2O_4吸附MO的影響及其吸附機理研究54-55
• 3.2.4 吸附時間對CNT@MCo_2O_4(M =Ni，Mn，Cu，Zn)去除MO影響55-56
• 3.2.5 不同材料的吸附動力學(xué)56-57
• 3.2.6 Weber Morris內(nèi)擴散模型研究57-58
• 3.2.7 CNT@MCo_2O_4 (M =Ni，Mn，Cu，Zn)對MO的等溫模型及熱力學(xué)研究58-62
• 3.2.8 與文獻數(shù)據(jù)的吸附性能的對比62
• 3.3 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論與展望63-64
• 參考文獻64-75
• 在學(xué)期間研究成果75-76
• 致謝76

【相似文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

2 ;石墨烯研究取得系列進展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

3 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

4 ;日本開發(fā)出在藍寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報;2009年04期

5 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進展[J];現(xiàn)代物理知識;2009年04期

6 傅強;包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進展[J];科學(xué)通報;2009年18期

7 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進展[J];電子元件與材料;2009年10期

8 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進展[J];化學(xué)進展;2009年12期

9 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

10 萬勇;馬廷燦;馮瑞華;黃健;潘懿;;石墨烯國際發(fā)展態(tài)勢分析[J];科學(xué)觀察;2010年03期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 成會明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進展[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實;;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機石墨烯材料:計算與實驗的結(jié)合[A];中國化學(xué)會第28屆學(xué)術(shù)年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進展[N];中國化工報;2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日報;2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報記者 李好宇 張們捷(實習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報;2010年

5 證券時報記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時報;2010年

6 本報特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎[N];計算機世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日報;2010年

8 本報記者 紀(jì)愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報;2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日報;2011年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評價[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級結(jié)構(gòu)石墨烯/無機非金屬復(fù)合材料的仿生合成及機理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

本文編號：662739