修饰型铁钯纳米颗粒设计及其催化降解对氯苯酚的研究

摘要

纳米零价铁（Nanoscale zerovalent iron，nZVI），在有机氯化物的污水和土壤环境修复领域具有很好的应用前景，被相关研究人员广泛关注，但是纳米零价铁自身易于快速聚集和氧化失活的特性限制了其实际应用。本文采用聚谷氨酸以及聚谷氨酸-多巴胺复合物为修饰剂合成了稳定化的铁钯双金属纳米颗粒，实验中选用对氯苯酚为模型污染物评估铁钯双金属纳米颗粒的脱氯反应能力，考察了不同修饰剂和Pd负载量对双金属纳米颗粒脱氯效果的影响规律，并探究和优化了影响脱氯降解反应的其他因素。本论文主要研究内容如下： 以聚谷氨酸为修饰剂，合成了具有高效脱氯性能的铁钯纳米材料。结果表明：聚谷氨酸修饰的铁钯双金属纳米颗粒在弱碱性反应条件下表现出对对氯苯酚高效的降解能力，在修饰50mg聚谷氨酸以及负载0.8wt%Pd的条件下，降解速率常数为0.331min-1，是同等条件下未稳定修饰的铁钯双金属速率常数的10倍，表明了聚谷氨酸对铁纳米颗粒的改性和稳定作用。另外，研究了真实地下水中几种常见组分对铁钯纳米颗粒脱氯效果的影响，结果表明：在Cl-，H2PO4-和腐植酸三种成分存在的情况下，稳定化的铁钯纳米颗粒仍能保持对对氯苯酚的高效降解。 合成聚谷氨酸-多巴胺的复合物，并以其作为铁钯双金属的修饰剂及铁离子络合剂来构建连续高效的脱氯体系。聚谷氨酸-多巴胺复合物稳定化的铁钯双金属表现出优于聚谷氨酸单独稳定化的纳米颗粒的脱氯降解效果，在修饰10mg聚谷氨酸-多巴胺以及负载0.4wt%Pd的条件下，可在60min内实现对对氯苯酚的完全脱除。另外值得注意的是，多巴胺单独作为修饰剂稳定合成的铁钯纳米颗粒却无法对对氯苯酚进行有效的脱氯降解。

目录

声明

前言

第1章 文献综述

1.1纳米零价铁的研究进展

1.1.1纳米零价铁的制备方法

1.1.2纳米零价铁的改性

1.2氯酚类有机化合物的污染现状及处理技术

1.2.1氯酚类有机化合物的污染现状及危害

1.2.2氯酚类有机物的处理方法

1.3纳米零价铁对氯代有机物的降解研究

1.3.1纳米零价铁对氯代有机物的降解机理

1.3.2纳米零价铁对氯代有机物的脱氯研究进展

1.4本课题研究内容

第2章 聚谷氨酸修饰的铁钯纳米复合材料对对氯苯酚的降解研究

2.1引言

2.2实验试剂与仪器

2.2.1试剂

2.2.2仪器

2.3实验方法

2.3.1 Fe-Pd NPs@PGA的制备

2.3.2 Fe-Pd NPs@PGA的表征

2.3.3对氯苯酚（p-CP）降解实验

2.4结果与讨论

2.4.1 Fe-Pd NPs@PGA的表征

2.4.2 Fe-Pd NPs@PGA对对氯苯酚的降解

2.5本章小结

第3章 聚谷氨酸-多巴胺复合物修饰的铁钯纳米复合材料对对氯苯酚的降解研究

3.1引言

3.2实验试剂与仪器

3.2.1试剂

3.2.2仪器

3.3实验方法

3.3.1 PGA-DA复合物的制备

3.3.2 Fe-Pd NPs@PGA-DA的制备

3.3.3 PGA-DA复合物和Fe-Pd NPs@PGA-DA的表征

3.3.4对氯苯酚（p-CP）降解实验

3.3.5紫外可见光谱研究PGA-DA与亚铁离子间的相互作用

3.4结果与讨论

3.4.1 PGA-DA复合物的表征

3.4.2 Fe-Pd NPs@PGA-DA的表征

3.4.3 Fe-Pd NPs@PGA-DA对对氯苯酚的降解

3.4.4紫外可见光谱研究PGA-DA与亚铁离子间的相互作用

3.5本章小结

第4章 结论与展望

4.1结论

4.2创新点

4.3展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢