典型纳米功能材料在环境污染控制领域的应用研究

摘要

近年来，随着科技的快速发展，人类的生产和生活得到了极大的改善。但同时对环境造成了严重的污染。典型环境污染物NOx的大量排放造成了严重的大气污染。因此，本文针对大气中NOx的去除进行了研究。
　　1、本文采用硬模板法（KIT-6为模板）制备出有序介孔MnO2，并且制备非介孔了MnO2及有序介孔Mn2O3用作比较。通过TEM、XRD、BET、XPS、H2-TPR、NH3-TPD和in-situ DRIFT等测试进行表征。将所制备的样品用作SCR测试发现：三种样品均在200℃时脱硝活性最高。介孔MnO2在200℃的NO去除率可达100％，并且在150-250℃范围内的NO去除率均在97%以上，介孔Mn2O3的NO去除率略低（可达94.35%），而非介孔MnO2在200℃的脱硝活性降低了一半（NO去除率仅为58.35%）。通过各种表征说明比表面积、表面化学吸附氧、还原性及酸位均对材料的SCR脱硝活性有影响。同时本文还分析了空速、NH3浓度及O2浓度对SCR脱硝活性的影响。介孔MnO2的抗水性测试表明其抗水性较好。
　　水体中典型环境污染物细菌的污染造成了水体的严重污染，因此，本文针对水中细菌的去除进行了研究。
　　2、采用溶剂热法制备出G-Fe3O4纳米颗粒，并采用同样的方法制备出Fe3O4纳米颗粒用作对比。通过HRTEM、XRD、BET、XPS、FTIR、CV、磁性质及zeta电位测试对所制备的样品进行表征分析。TEM结果直观的证明了本实验成功制备出了G-Fe3O4纳米颗粒，而且G-Fe3O4纳米颗粒中的Fe3O4纳米颗粒均匀地分散在石墨烯纳米片上。样品的细菌去除结果说明，G-Fe3O4纳米颗粒的细菌去除率可达93.09%，而Fe3O4纳米颗粒仅为54.97%。所制备的样品还用以研究材料浓度、细菌浓度及反应时间对G-Fe3O4纳米颗粒去除水中细菌的影响。将G-Fe3O4纳米颗粒、GO及Fe3O4纳米颗粒三种材料用于6中不同的革兰氏阳性菌（S. aureus, E. faecalis及E. faecium）及革兰氏阴性菌（E. coli, Shigella及Salmonella），及噬菌体的非特异性去除研究。G-Fe3O4纳米颗粒在真实水体中微生物的去除效率可达94.8%。最后，共聚焦荧光法说明G-Fe3O4纳米颗粒对水中细菌的去除机理为：主要为吸附作用，其次是石墨烯的抗菌性。

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第一章 前言

第一节 研究背景与意义

1.1.1 大气污染现状

1.1.2 水体污染现状

第二节 SCR脱硝技术及脱硝催化剂概况

1.2.1 SCR脱硝技术国内外研究现状

1.2.2 SCR高温脱硝催化剂

1.2.3 低温脱硝催化剂

1.2.4 介孔材料的应用

第三节 石墨烯基磁性纳米颗粒在水处理中的应用

1.3.1 石墨烯-无机物纳米材料合成方法

1.3.2 石墨烯基纳米材料在水处理中的应用

第四节 本论文的研究意义，研究内容及主要创新点

1.4.1 论文的研究意义

1.4.2 论文研究内容

1.4.3 论文创新点

第二章 介孔MnO2在低温下选择催化还原技术中的应用

第一节 介孔MnO2的制备及表征

2.1.1 实验试剂与设备仪器

2.1.2 材料的制备

2.1.3 催化剂的表征

第二节 低温NH3-SCR烟气脱硝实验

2.2.1 实验装置

2.2.2 配气系统

2.2.3 控温系统

2.2.4 反应系统

2.2.5 分析系统

2.2.6 低温SCR烟气脱硝活性测试

第三节 本章小结

第三章 四氧化三铁改性石墨烯纳米复合材料对水中细菌的高效率去除

第一节 石墨烯四氧化三铁的制备及表征

3.1.1 实验试剂及主要仪器

3.1.2 实验步骤

3.1.3 石墨烯四氧化三铁表征

第二节 G-Fe3O4纳米颗粒对水中细菌的高效去除

3.2.1 实验步骤

3.2.2 结果与讨论

3.2.3 机理研究

第三节 本章小结

第四章 结论与展望

第一节 主要结论

4.1.1有序介孔MnO2的制备及其SCR脱硝活性测试

4.1.2 G-Fe3O4纳米颗粒的制备及其对水中微生物的高效去除

第二节 本论文的创新点

第三节 进一步的工作建议

参考文献

致谢

个人简历