钴镍插层纳米二硫化钼复合材料的制备及催化氧化性能研究

摘要

二硫化钼(MOS2)在催化、摩擦、光、电、磁等方面具有良好的性能,由于它具有层状结构,因此其层间可以插入其它客体离子,制备出一些性能更加优异的二硫化钼插层复合材料。
　　 本学位论文首先利用自制纳米MoS2为原料,通过剥层法制备出单层纳米二硫化钼悬浮液,再分别将Co2+、Ni2+和Co2+-Ni2+插入MoS2层间,进行插层反应,分别制备出单金属插层化合物与双金属共插层化合物。XRD表征表明,客体离子插入MoS2层间后,复合材料出现新的插层特征峰(001),粒径产生变化,层间距变小。分析得知,单层MoS2悬浮液不具有层状特征峰,Co2+和Ni2+插入后MoS2层状特征峰显现,发现Co2+和Ni2+促使单层MoS2沿着c轴规则的层堆积,但这种堆积是不完全的,具有一定的随机性。同时,通过SEM表征,发现复合材料具有巢孔结构,这同样是由于层堆积不完全产生的。
　　 其次,考察了插层化合物对S2-的催化氧化性能。结果表明:纳米MoS2比微米MoS2具有更好的催化性能,而插层化合物又比纳米MoS2催化性能要好得多。这种性能的差异是和它们的结构有关,催化性能取决于它们的边缘结构。
　　 然后,对单金属插层化合物与双金属共插层化合物催化氧化特性的影响因素进行了正交试验,探讨了它们的影响规律。结果表明:插层化合物的催化性能与其浓度、双金属离子比例、催化剂用量、反应时间等有着密切的关系。对于单金属插层化合物,其浓度较大时,催化性能较好；对于双金属插层化合物,双金属离子浓度比接近时,催化效果越好。随着插层化合物的催化剂用量和反应时间的增加,催化效果越好。
　　 最后,对比不同插层催化剂,研究发现在催化剂添加量较少的时候(如浓度为0.2 g／L),双金属共插层化合物具有最为明显的催化性能,其催化效果比单金属插层和不加催化剂的催化效果提高了一倍。工业中废水脱硫催化剂用量大,经济费用高,而本文研究的插层复合材料,具备了用量少催化效果好的高性价比的特点,这为以后工业化发展指明了方向。

目录

文摘

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致谢

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第一章 前言

1.1 纳米二硫化钼的制备方法

1.2 纳米二硫化钼插层化合物的研究进展及应用

1.3 废水脱硫催化剂的应用现状及进展

1.4 本课题研究的内容和意义

第二章 实验

2.1 实验原理

2.2 实验仪器与药品

2.3 实验装置图

2.4 实验工艺流程图

2.5 实验步骤

第三章 纳米二硫化钼插层化合物制备及表征

3.1 纳米二硫化钼的制备及表征

3.2 Ni2+/nano-MoS2的制备及表征

3.3 Co2+/nano-MoS2的制备及表征

3.4 Co2+-Ni2+/nano-MOS2的制备及表征

3.5 本章小结

第四章 纳米二硫化钼插层化合物的催化氧化性能

4.1 纳米二硫化钼的催化氧化性能

4.2 Ni2+/nano-MoS2的催化氧化性能

4.3 Co2+/nano-MoS2的催化氧化性能

4.4 Co2+-Ni2+/nano-MoS2的催化氧化性能

4.5 钻镍插层纳米二硫化钼复合材料的催化机理分析

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

附录一 攻读硕士学位期间发表的论文