一系列纳米铁系氧化物的合成及其表面吸附过程的热/动力学研究

摘要

铁系金属氧化物纳米颗粒因具有良好的吸附性能，在环境污染治理等方面展现出广阔的潜在应用前景。从铁系金属氧化物纳米颗粒在水污染处理领域的应用出发，设计合成了一系列多孔金属氧化物纳米材料并作为具有良好吸附性能的吸附剂。以所合成的金属氧化物为吸附剂，研究了其对有机染料的吸附性能。探讨了影响吸附性能的若干重要因素，如吸附时间、pH、温度等。通过分析吸附过程中的热、动力学数据，进而提出了相应的吸附机理。论文的主要内容包括以下几方面：　　（1）通过简单的水热法合成了 Mn掺杂α-Fe2O3纳米颗粒。研究了 Mn掺杂α-Fe2O3对刚果红的吸附性能，结果显示该材料对刚果红具有良好的移除能力。研究了温度和吸附时间等因素对刚果红吸附性能的影响。结果表明，刚果红在 Mn掺杂α-Fe2O3上的吸附动力学过程符合准二级吸附动力学方程。刚果红在Mn掺杂α-Fe2O3纳米颗粒上的吸附能力随温度的升高而降低，可以用Langmuir吸附等温线模型来描述该吸附过程的平衡状态。而且不同的锰的掺杂量合成的样品对刚果红的吸附能力不同。　　（2）通过简单一步水热法合成出了NiO纳米粒子的前驱体，然后通过高温煅烧得到NiO纳米颗粒。对NiO纳米粒子对刚果红的吸附机理进行了研究。结果表明，刚果红在 NiO纳米粒子上的吸附动力学过程也是符合准二级吸附动力学过程的。刚果红在NiO纳米颗粒上的吸附能力随温度的升高而降低，可以用Langmuir吸附等温线模型来描述该吸附平衡。通过对ΔH°、ΔS°、ΔG°这些热力学参数的计算可知刚果红在NiO纳米颗粒上的吸附是热力学自发过程。刚果红分子与NiO纳米颗粒的主要相互作用为静电引力。　　（3）利用一步高温煅烧制备出 NiFe2O4纳米晶，并将其作为吸附剂与亚甲基蓝相互作用，探究其吸附机理。结果显示，该吸附过程还是符合准二级动力学模型Langmuir模型且吸附平衡可用Langmuir等温线描述。对结果的热力学数据进行计算可知，NiFe2O4纳米晶与亚甲基蓝之间的主要作用力仍为静电引力，而且该过程是吸热和自发进行的。

目录

声明

前言

第一章 绪 论

1.1 引言

1.2 染料废水的治理办法

1.3 影响染料吸附的因素

1.4 染料吸附剂的研究现状

1.5 本研究的选题依据和研究意义

1.6 本论文的主要研究内容

第二章 通过锰掺杂提高吸附能力的氧化铁的简易合成及其在移除刚果红中的应用

2.1 引言

2.2 实验材料

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第三章 NiO纳米粒子的合成及其对刚果红吸附、移除过程的热、动力学研究

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章 NiF2O4尖晶石的合成及其对亚甲基蓝吸附、移除过程的热、动力学研究

4.1 引言

4.2 实验材料

4.3 结果与讨论

4.4 本章小结

结语

（一） 本论文工作总结

（二） 本论文创新点

（三） 有待深入研究的问题

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文