过渡金属亚铁氰化物/异质碳载体纳米复合材料的制备及环境应用

摘要

采用电泳沉积法，将石墨烯、纳米碳管交替沉积在碳纤维表面，制备了异质碳载体材料(NCFt)，碳纤维的导电性得到了大幅度的提升。通过常规伏安脉冲法(NPV)在NCFt表面沉积亚铁氰化镍(NiHCF)，通过扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、X射线衍射仪(XRD)、循环伏安法(CV)、紫外光谱(UV)等方法考察了复合材料的形貌、结构及组成。结果表明:纳米NiHCF呈立方体状，均匀地分布在NCFt表面，尺寸为16.6±3nm。研究显示:在吡啶和二氧化碳(CO2)共存时，NiHCF/NCFt将吡啶还原为吡啶自由基，随后吡啶自由基与二氧化碳反应生成吡啶甲酸盐(cabarmate)，最终在-0.7V恒电位下将其还原为甲酸(HCOOH)。在电催化过程中，NiHCF/NCFt展现出良好的选择性和稳定性。
　　采用循环伏安法，在NCFt表面一步电沉积NiHCF或BiHCF纳米颗粒，形成了亚铁氰化镍/亚铁氰化铋/异质碳复合材料(NiHCF/BiHCF/NCFt)。采用FE-SEM、FT-IR、XRD和电化学技术对其进行了表征。结果显示:立方体状的NiHCF和正六边形状的BiHCF均匀分布在NCFt的表面，其平均尺寸为19.8±3nm。考察了NiHCF/BiHCF/NCFt光电催化降解2，6-二氯苯酚（2，6-DCP）的性能。在500W高压汞灯照射下，1.2V下恒电位3h后，2，6-DCP降解率达到95.3％。还考察了NiHCF/NCFt对水溶液中铯离子(Cs+)的吸附性能。在45℃、pH7、6小时下，对Cs+的最大吸附量可达38.83±2mg/g，吸附过程为化学吸附，是自发的吸热反应。

目录

声明

致谢

摘要

1．绪论

1．1 碳载体

1．1．1 聚丙烯腈基碳纤维

1．1．2 石墨烯简介

1．1．3 碳纳米管

1．1．4 异质碳载体

1．2．2 过渡金属亚铁氰化物的应用

1．2．3 过渡金属铁氰化物的合成

1．3 CO2的催化还原

1．3．1 二氧化碳催化还原的意义

1．3．2 碳电极在电催化还原CO2方面的应用

1．4 水资源处理

1．4．1 催化降解有机污染物

1．5 本文研究内容简介

2．亚铁氰化镍／异质碳复合材料的制备及电催化还原二氧化碳的研究

2．1 引言

2．2 实验试剂及仪器

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．3 实验部分

2．3．1 氧化石墨烯的制备

2．3．2 酸化碳纳米管的制备

2．3．3 异质碳载体材料的制备

2．3．4 NiHCF／NCFt复合材料的制备

2．3．5 CO2在NiHCF／NCFt电极上的电化学行为

2．4 结果与讨论

2．4．1 NCFt／NiHCF的电化学行为

2．4．2 NiHCF／NCFt的形貌分析

2．4．3 NiHCF的XRD表征

2．4．4 NiHCF／NCFt的FT-IR表征

2．4．6 NiHCF／NCFt的XPS表征

2．4．5 NiHCF／NCFt电催化还原CO2的研究

2．4．6 NiHCF／NCFs稳定性研究

2．4．7 电催化CO2的紫外表征

2．5 本章小结

3．过渡金属亚铁氰化物／异质碳复合材料的制备及水处理应用

3．1 引言

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．3．2 光电催化降解2，6-DCP

3．3．3 铯离子吸附实验

3．4 实验部分

3．4．1 NiHCF／BiHCF／NCFt复合材料的电化学行为

3．4．2 NiHCF／BiHCF／NCFt复合材料的SEM表征

3．4．3 NiHCF／BiHCF／NCFt复合材料的NRD表征

3．4．4 NiHCF／BiHCF／NCFt复合材料的FT-IR表征

3．4．5 NiHCF／BiHCF／NCFt复合材料光电催化降解2，6-DCP

3．5 铯离子吸附实验

3．5．1 pH的影响

3．5．2 铯离子吸附动力学研究

3．5．3 铯离子吸附热力学研究

3．6 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况