一步热聚合法制备Cu_(2)O/CuO-g-C_(3)N_(4)吸附剂及其对甲基橙吸附的性能

摘要

用一步热聚合法制备了一种铜改性的石墨氮化碳吸附剂,并研究了其对甲基橙的吸附性能。以氧化亚铜、双氰胺为前驱体,以氯化胺作为气体模板,在高温下引发聚合获得了铜改性的石墨氮化碳吸附剂(Cu_(2)O/CuO-g-C_(3)N_(4))。采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)及全自动比表面及孔隙度分析(BET)等对所制备吸附剂的组成和结构进行了表征,结果表明,该吸附剂由Cu、C、N和O共4种元素组成具有介孔结构的层状材料。引入铜氧化物以后,有效地扩展了g-C_(3)N_(4)的π共轭体系,有利于通过π-π作用吸附带有苯环结构的染料;Cu_(2)O/CuO-g-C_(3)N_(4)吸附剂具有多种孔径的介孔结构增大了其比表面积,为染料的吸附提供了足够的活性位点。通过优化吸附剂的制备条件、投加量、染料浓度、吸附时间、搅拌转速和pH等参数后,获得在最优条件下对甲基橙溶液的吸附率仅需25 min即可达到96.11%。进一步地,在常温常压下,通过动力学分析,该吸附过程更倾向于准一阶动力学模型;通过吸附等温实验验证,该吸附等温线属于Langmuir吸附等温线,在整个吸附实验中,最大平衡吸附容量为241.25 mg/g。