碳载体纳米复合材料的制备及其水处理应用

摘要

采用电化学法制备了普鲁士蓝/石墨烯/碳纤维复合材料(PB/GN/CFs)。通过场发射扫描电镜、X-射线衍射、红外光谱、X-射线光电子能谱和电化学技术对该材料进行了表征。碳纤维表面均匀地覆盖着普鲁士蓝纳米颗粒，粒径为30±5nm。考察了PB/GN/CFs对铯离子的吸附行为。吸附过程符合准二阶动力学模型和Langmuir吸附模型，为自发吸热反应。研究了电化学开关过程中，PB/GN/CFs的结构和性质变化。在-0.1～1.2V的电位范围内，普鲁士蓝的结构和性质均可逆。此外，H3O+和NH4+在铯离子脱附过程中充当电解质及竞争吸附离子的双重作用。
　　采用减压-浸渍-超声法制备了三聚氰胺-甲醛-乙二胺四草酰乙酸螯合树脂/活性炭复合材料(MFT/AC);以MFT/AC为前驱体，化学镀镍废液为镍原、抗坏血酸为还原剂，原位还原制备了纳米镍/活性炭催化剂(Ni/AC)。通过红外光谱、X-射线衍射、场发射扫描电镜、X-射线光电子能谱和电化学技术对合成的材料进行了表征。活性炭表面及孔隙内部均匀地覆盖着树脂颗粒，粒径为120±30nm;岛状纳米镍均匀地聚集在MFT/AC上，粒径为3.8±1.1 nm。研究显示:Ni/AC对2，6-二氯苯酚的超声降解，具有良好的催化作用。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 碳载体材料简介

1．1．1 碳纤维简介

1．1．2 氧化石墨烯简介

1．1．3 活性炭简介

1．2 普鲁士蓝简介

1．2．1 普鲁士蓝的结构及性质

1．2．2 普鲁士蓝的合成方法

1．2．3 普鲁士蓝的应用

1．3 纳米镍简介

1．3．1 纳米镍的性质及应用

1．3．2 纳米镍的化学合成方法

1．4 本论文的选题背景与研究内容

1．4．1 选题背景

1．4．2 研究内容

第二章 普鲁士蓝／石墨烯／碳纤维复合材料的制备及其在分离水中铯的应用

2．1 引言

2．2 实验试剂与仪器

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 分析检测仪器

2．3 实验部分

2．3．1 氧化石墨烯的制备

2．3．2 石墨烯／碳纤维复合材料的制备

2．3．3 普鲁士蓝／石墨烯／碳纤维复合材料的制备

2．3．4 电化学分析

2．3．5 红外光谱分析

2．4 结果与讨论

2．4．1 电泳沉积石墨烯的最佳条件

2．4．2 普鲁士蓝／石墨烯／碳纤维复合材料的制备

2．4．3 材料的电化学表征

2．4．4 材料的红外光谱表征

2．4．5 材料的场发射扫描电镜和场发射透射电镜表征

2．4．6 材料的X-射线衍射表征

2．4．7 材料的X-射线光电子能谱表征

2．5 吸附实验

2．5．1 准备实验

2．5．2 pH的影响

2．5．3 吸附动力学研究

2．5．4 吸附热力学研究

2．5．5 盐湖卤水中铯离子的吸附实验

2．6 脱附实验

2．6．1 准备实验

2．6．2 材料的X-射线光电子能谱表征

3．6．3 材料的X-射线衍射表征

2．6．4 材料的扫描电镜表征

2．6．5 铯脱附过程

2．6．6 pH的影响

2．7 本章小结

第三章 纳米镍／活性炭复合材料的超声制备及其在含酚废水处理中的应用

3．1 引言

3．2 实验试剂与仪器

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 分析检测仪器

3．3 实验部分

3．3．1 螯合活性炭的制备

3．3．2 纳米镍／活性炭复合材料的制备

3．3．3 红外光谱分析

3．3．4 电化学分析

3．4 纳米镍／活性炭复合材料的表征

3．4．1 红外光谱表征

3．4．2 X-射线衍射表征

3．4．3 场发射扫描电镜表征

3．4．4 X-射线光电子能谱表征

3．4．5 电化学表征

3．5 纳米镍／活性炭复合材料在含酚废水处理中的应用

3．5．1 准备实验

3．5．2 2，6-二氯苯酚最大吸收波长的测定

3．5．3 pH的影响

3．5．4 超声功率的影响

3．5．5 超声时间的影响

3．5．6 催化和超声波协同作用的研究

3．5．7 2，6-二氯苯酚的降解机理研究

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