NiFe2O4/SiO2磁性多孔复合干凝胶的制备及其对铈离子的吸附性能研究

摘要

本研究采用溶胶-凝胶伴随相分离法，通过在二氧化硅骨架中原位生成镍铁尖晶石纳米颗粒，制备出具有三维网络结构的NiFe2O4/SiO2磁性多孔复合干凝胶，采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X-射线衍射(XRD)、傅里叶变换红外分析(FT-IR)、X-射线光电子能谱仪(XPS)、比表面积和孔结构分析(BET)、振动样品磁强计(VSM)等现代仪器分析技术对其进行表征，并研究了初始离子浓度、吸附剂用量、吸附时间、溶液 pH、吸附温度等不同条件下复合干凝胶样品对 Ce(IV)的静态吸附性影响，最后对复合干凝胶进行羧基改性，探究了改性后复合干凝胶对Ce(IV)的吸附性能。结果表明：复合干凝胶的孔结构以及磁性可以通过改变原始成分配比、热处理温度进行调节。450℃热处理复合干凝胶比表面积高达1085.3 m2·g-1，平均孔径和孔体积分别为25.8 nm和0.7 cm3·g-1。所制备的复合干凝胶能够有效吸附溶液中的Ce(IV)，25℃下最大吸附容量为114.56 mg·g-1(91.65%)，吸附过程符合准二级动力学方程，能够较好地被Langmuir等温线模型拟合，热力学参数如标准焓变(ΔH0)、标准熵变(ΔS0)、标准吉布斯自由能变(ΔG0)表明，在298~328K条件下，吸附过程自发进行且为吸热反应。此外，吸附剂呈现出较好的磁性分离特性。进行羧基改性后复合干凝胶对Ce(IV)的吸附速率明显提升，在吸附开始10分钟后即达到吸附平衡状态，很大程度上提升了复合干凝胶的吸附效率。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 多孔二氧化硅磁性复合材料研究现状

1.2 高放射性废液的吸附处理及其发展现状

1.3 本文的研究目的及内容

第二章 实验过程及分析测试方法

2.1 实验试剂与仪器

2.2 实验过程

2.3 样品的测试及表征

第三章 NiFe2O4/SiO2复合干凝胶的制备及表征

3.1 不同H2O/TEOS比对复合干凝胶孔结构的影响

3.2 不同EtOH/TEOS比对复合干凝胶孔结构的影响

3.3 不同PEG加入量对复合干凝胶孔结构的影响

3.4 不同NiFe2O4/TEOS比对复合干凝胶微观结构及磁性的影响

3.5 不同热处理温度对复合干凝胶微观结构的影响

3.6 NiFe2O4/SiO2复合干凝胶的合成机理

3.7 本章小结

第四章 复合干凝胶对Ce(IV)离子的吸附性研究

4.1 各因素对吸附Ce(IV)离子的影响

4.2 复合干凝胶吸附Ce(IV)离子的动力学模型

4.3 复合干凝胶吸附Ce(IV)离子的等温线模型

4.4 复合干凝胶吸附Ce(IV)离子的热力学模型

4.5 本章小结

第五章 羧基改性复合干凝胶的制备及吸附性研究

5.1 羧基改性复合干凝胶的制备

5.2 各因素对羧基改性复合气凝胶吸附Ce(IV)离子的影响

5.3 羧基改性复合干凝胶吸附Ce(IV)离子的动力学模型

5.4 羧基改性复合干凝胶吸附Ce(IV)离子的等温线模型

5.5 羧基改性复合干凝胶吸附Ce(IV)离子的热力学模型

5.6 本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢

个人简历

攻读学位期间发表的学术论文与取得的其他研究成果