硅掺杂介孔TiO2材料的制备及可见光下降解甲基橙研究

采用溶胶-凝胶法合成了硅掺杂的介孔TiO2材料,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、和N2吸附脱附等分析手段对产物结构和光学性能进行了表征.分别在紫外和可见光下对甲基橙进行了降解实验,结果表明:Si/TiO2介孔材料在紫外光和可见光下均有较高的催化活性,3%Si/TiO2为催化剂,初始pH=3,催化剂用量为2g/L的条件下,分别以紫外光和可见光为激发光源降解甲基橙,甲基橙在1.5h和4h内被完全降解.     

微波热裂解-KOH活化制备杏壳活性炭及其对甲基橙的吸附性能

以陇东地区生物质废弃物杏壳为原料,采用微波热裂解-KOH活化联合法制备活性炭,研究了微波功率和时间,活化过程中KOH溶液的浓度、用量、浸渍时间、加热活化温度和时间对活性炭吸附性能的影响;以甲基橙为染料模拟印染废水,研究了甲基橙初始浓度、振荡吸附时间和活性炭用量对吸附效果的影响。结果表明:微波功率800W,热裂解30min,生物炭的收率为56%;KOH溶液的浓度为25%,碱/炭为2.5∶1,活化温度800℃,加热活化1.5h,所制备活性炭的碘吸附值为1332mg/g,比表面积为1223m2/g,总孔体积为0.68cm3/g,活性炭的得率为32.7%;甲基橙浓度为250mg/g,振荡吸附240min,活性炭用量为每100mL甲基橙溶液0.15g时,甲基橙去除率高达99.78%;吸附过程符合准二级动力学方程。     

端氨基超支聚合物功能化磁性复合材料对Cu~(2+)和甲基橙的吸附研究

合成端氨基超支聚合物(HBPA)后与"一锅法"合成的氨基修饰磁性纳米微球通过戊二醛交联得到多氨基功能化磁性纳米吸附剂。通过傅里叶红外光谱、XRD光谱和热重分析表明端氨基修饰磁性纳米吸附剂(Fe_3O_4@HBPA)成功制备。探讨了Fe_3O_4@HBPA吸附剂对模拟废水中Cu~(2+)和甲基橙的吸附性能。Fe_3O_4@HBPA对Cu~(2+)和甲基橙的吸附时间为120min,温度30℃,吸附剂用量为10.0mg,pH=5.0时对Cu~(2+)的吸附效果最佳,pH大于5,对甲基橙吸附效果都较佳。Fe_3O_4@HBPA吸附剂对Cu~(2+)和甲基橙吸附速率较快,在10min左右就基本达到吸附平衡,温度对Cu~(2+)和甲基橙的吸附影响不大。结果表明端氨基超支聚合物修饰的磁性纳米吸附剂对Cu~(2+)和甲基橙具有较好的吸附能力。     

介孔纳米羟基磷灰石对刚果红染料吸附性能的研究

以氯化钙、磷酸氢二铵、十六烷基三甲基溴化铵为原料，采用水热合成工艺制备了介孔纳米羟基磷灰石，并用X射线衍射仪、扫描电子显微镜和比表面积分析仪对其进行物相、形貌和结构进行表征，然后着重研究了介孔纳米羟基磷灰石在各种不同条件下对刚果红染料的吸附性能。结果表明：介孔纳米羟基磷灰石的微观形貌为针棒状，比表面积为29.7376m²/g,平均孔径为41.558nm,孔体积为0.325196cm³/g。介孔纳米羟基磷灰石材料对刚果红染料具有较好的吸附性能，当溶液pH为7时，介孔纳米羟基磷灰石对刚果红吸附效果最好，最大吸附量可达183.77mg/g。通过模型拟合可知介孔纳米羟基磷灰石对刚果红的吸附过程符合准二级动力学模型和朗格缪尔等温吸附模型，属于自发的吸热过程。因此，介孔纳米羟基磷灰石可以作为绿色生物吸附剂用于染料的吸附。     

混酸掺杂聚吡咯/凹凸棒石复合材料对甲基橙的吸附性能

采用原位聚合法合成了盐酸(HCl)与对甲苯磺酸(TSA)共掺杂的聚吡咯/凹凸棒石(PPy/ATP)复合材料。采用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对复合材料的结构进行表征,发现聚吡咯微球包覆在凹凸棒石的外面,形成了粗糙的表面,其红外谱图与聚吡咯的基本一致,只是强度略有变化。考察了吸附时间、吸附剂用量、pH值和溶液初始浓度对复合材料吸附甲基橙的影响,结果表明,在45℃,溶液初始浓度为35mg/L,pH值=7,反应时间为4h,0.02g的复合材料对甲基橙的吸附效果最好;吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir吸附等温式,最大吸附量为143.07mg/g。     

质子化交联壳聚糖对甲基橙的吸附研究

研究了吸附剂投加量、甲基橙初始浓度、pH值、吸附时间等条件对甲基橙脱色效果的影响。结果表明,在质子化壳聚糖用量为3.6g/L条件下,对质量浓度低于200mg/L甲基橙溶液的吸附率不低于90%。拟二级动力学模型能很好地描述其吸附过程;吸附等温线符合Langmuir模型。质子化壳聚糖在较宽的pH值范围内对甲基橙具有较好的脱色效果,可提高壳聚糖的利用价值。     

介孔TiO_2膜的制备及其吸附性能研究

以钛酸四异丙脂为原料,采用粒子型溶胶路线制备出稳定的TiO2溶胶,通过浸渍涂膜法,在孔径为100nm的管式Al2O3微滤膜支撑体上制备出介孔TiO2膜。研究了介孔TiO2膜的制备过程对其完整性及孔结构的影响,同时考察了非负载介孔TiO2膜对染料酸性橙7和亚甲基蓝的吸附性能。在溶胶中加入适量的PVA和HPC,控制浸涂时间,在450℃焙烧1h可获得完整的介孔TiO2膜,膜厚约0.5μm,孔径分布于3~10nm。介孔TiO2膜对酸性橙7及亚甲基蓝吸附量随pH值变化,调节pH值可减少吸附造成的膜污染。     

WO_3-TiO_2纳米材料的制备及其光催化性能

采用溶胶-凝胶法制备WO3-TiO2纳米复合材料,并用透射电镜和X射线衍射对所制备材料进行表征和分析。以WO3-TiO2纳米材料为光催化剂对甲基橙进行光催化降解处理,研究WO3的掺杂量、煅烧温度、光照时间等因素对甲基橙降解率的影响。结果表明:在紫外灯照射下,使用w(WO3)=3%、550℃下煅烧得到的WO3-TiO2纳米复合粉体0.02 g,甲基橙溶液20 mL(ρ=5 mg/L,pH=4),光催化3 h后,甲基橙降解率达到94.93%。     

水热法合成TiO2/Fe3+光催化剂及其氧化降解亚甲基蓝

以硫酸钛为钛源,采用水热法合成了TiO2/Fe3+光催化剂,利用XRD对产物晶体结构进行表征,研究在紫外光(365nm)照射下用合成的TiO2/Fe3+粉末催化降解亚甲基蓝的效果,分析了亚甲基蓝初始浓度、TiO2/Fe3+用量、掺Fe3+量、光照时间和溶液初始pH值等因素的影响;考察了溶液初始pH值对TiO2/Fe3+粉末的吸附性能和光催化活性的影响。结果表明:合成的TiO2/Fe3+晶体为锐钛矿型(A-TiO2)。在4mg/L的亚甲基蓝溶液(pH=8)中,加入掺Fe3+量0.8%(摩尔分数)合成的TiO2/Fe3+粉末使其用量为0.6g/L,室温下紫外光照反应6h,亚甲基蓝的降解率达到98.2%。在上述优化条件下,当溶液的pH<6时,催化剂对亚甲基蓝的吸附量和光催化效率均较低,且二者随pH升高而显著增加;当pH≥6时,对亚甲基蓝的吸附作用较大,因此较明显地提高了光催化活性。     

洋葱状介孔碳/硅复合材料的合成及其性能研究

使用非离子表面活性剂P123作为模板剂,低相对分子质量酚醛树脂为碳源,正硅酸四乙酯为硅源,绿色无毒的表面活性剂Span80为扩孔剂,通过调整酚醛树脂及扩孔剂的用量,利用水热法制备出一系列功能性洋葱状介孔碳/硅复合材料。利用透射电子显微镜、扫描电子显微镜和氮气吸附-脱附等分析方法对洋葱状介孔碳/硅复合材料的颗粒形貌、粒径、比表面积、孔径分布进行表征,并研究了复合材料的吸附性能。结果表明,当扩孔剂Span80用量为0.4g,低相对分子质量酚醛树脂用量为1g、2g、3g时,合成的复合材料呈球形颗粒状,具有明显的层状结构,洋葱状形貌最佳,孔径在3～5nm之间,分布均一。洋葱状介孔碳/硅复合材料的氮气吸附-脱附等温线属于Ⅳ型等温线,滞后环为H2型滞后环,孔结构呈墨水瓶状。在最佳吸附条件下,洋葱状介孔碳/硅复合材料对罗丹明B和甲基橙染料的去除率均高达99%以上。     

介孔Co-TiO2的制备及其光催化性能研究

以钛酸四丁酯为原料,硝酸钴为掺杂剂,在室温下采用水解沉淀法制备出掺杂金属Co的纳米介孔TiO2光催化剂.采用X射线衍射(XRD),透射电子显微镜(TEM),N2吸附/脱附等技术对其组织结构进行表征并研究了不同热处理温度、不同掺杂量对TiO2相变和光催化性能的影响.确定了最佳的Co掺杂量和热处理温度.结果表明:通过改性的纳米介孔TiO2晶粒尺寸在20～30nm之间,比表面积达到98.231m2/g,孔容0.285cm3/g,孔径约18.5nm.Co掺杂的最佳值为x(Co):x(Ti)=0.1%,Co-TiO2光催化剂的最佳热处理温度是500℃,光催化剂最佳投放量为1.0g/L.以甲基橙为降解目标物,在紫外光下的降解率最高可达95%.     

黄原酸化膨润土对甲基橙的吸附性能研究

研究了黄原酸化膨润土(XB)对甲基橙的吸附性能,考察了甲基橙初始浓度、吸附时间、温度、pH值、吸附剂用量对其吸附性能的影响。结果表明:在15～25℃,[甲基橙]起始=300mg/L,pH=5～6,XB用量0.5g,吸附时间80min时,XB对甲基橙的去除率最高达98.5%,处理后染料废水可达标排放。吸附动力学研究表明,吸附过程符合准二级动力学吸附模型,以化学吸附为主。     

铁掺杂含氮有序介孔碳的制备及对甲基橙吸附性能研究

以甲阶酚醛树脂为碳源,以F127为模板剂,硝酸铁和尿素为添加剂,正硅酸乙酯为结构增强剂,利用蒸发诱导自组装法(EISA)制备了铁掺杂含氮介孔碳,采用透射电镜(TEM)、氮气吸附和X射线(XRD)等手段对其进行了表征,结果表明:在掺入铁后,介孔碳依然保持了良好的二维六方结构(p6mm),同时浸润性明显提高。所制备样品具有较大的比表面积,可以高达1483m2/g,比表面积随着铁掺入量的增加呈现降低的趋势,有序度也会随之降低。在吸附有机染料甲基橙的实验中,铁掺杂含氮有序介孔碳对甲基橙的吸附可以达到196.76mg/g,最大吸附率可以达到98.5%。     

APTES改性介孔硅的制备及对重金属离子的吸附性能研究

以介孔二氧化硅为原材料,将3-氨基丙基三乙氧基硅烷(APTES)改性接枝到介孔硅表面,对改性介孔二氧化硅进行表征分析。介孔硅具有较高的比表面积,而APTES中的氨基具吸附重金属功能,使得氨基改性介孔硅吸附重金属离子的功能更强。探讨了介孔硅对重金属的吸附性能,考察氨基功能化介孔硅吸附剂对重金属镉离子(Cd~(2+))、铅离子(Pb~(2+))、铜离子(Cu~(2+))的选择吸附作用。实验结果表明,吸附时间8h以上,介孔硅和改性介孔硅对Cd~(2+)的吸附量分别为0.14、0.15mg/g,对Pb~(2+)的吸附量分别为0.14、0.15mg/g,对Cu~(2+)的吸附量分别为0.13、0.15mg/g;在温度为25℃,震荡时间为24h的条件下,改性介孔硅对Pb~(2+)吸附性能最好,吸附量为0.13mg/g,其次是Cu~(2+)为0.02mg/g,最后是Cd~(2+)为0.01mg/g,说明在3种金属的混合溶液中,改性介孔硅对Pb~(2+)有良好选择吸附性。     

介孔γ-Fe2O3的制备及其对氟离子吸附性能的研究

以十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）为模板剂,用热分解法制备了介孔γ-Fe2O3,对制得的样品进行了XRD、磁性、N2吸附-脱附表征,结果表明,所得样品的结晶度与磁性随着模板剂用量的增加而减小,最大比表面积为149．8m2／g;介孔γ-Fe2O3对氟离子的吸附平衡时间为30min,二级动力学模型能够很好地拟合吸附动力学数据;溶液的pH为3时,介孔γ-Fe2O3对氟离子的吸附率最高,通过Langmuir方程计算得极限吸附量为9．7mg／g。     

氨基化修饰介孔Fe_3O_4@SiO_2@mSiO_2磁性吸附剂的制备及吸附性能的研究

以Fe_3O_4为磁核,中间包覆一层SiO_2,再以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)为模板剂形成介孔二氧化硅,并以3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)为表面官能团化基团,对介孔磁性材料表面进行氨基官能团化。通过XRD、TEM、FT-IR对磁性纳米粒子及核壳式磁性纳米复合粒子进行了表征分析。研究了氨基功能化介孔磁性纳米粒子对水中Cu(Ⅱ)的吸附性能。考察了接触时间、溶液的pH值、初始浓度、吸附剂用量对吸附效果的影响,并对其吸附动力学和吸附等温线进行了研究。同时考察了负载了重金属离子的吸附材料用酸溶液超声处理后循环使用的吸附效率。结果表明,二级动力学模型比一级动力学模型更适合于描述吸附剂对Cu(Ⅱ)的吸附动力学行为,说明吸附过程为化学吸附;其对Cu(Ⅱ)的吸附可用Langmuir吸附等温模型进行较好地描述,说明吸附为单分子层吸附,其对Cu(Ⅱ)的最大吸附量为120 mg/g;最大吸附发生在pH值为5.0,t=120 min时。且吸附剂解吸再生4次后,吸附率还能达到68.75%,说明所制备的氨基功能化磁性纳米材料具有较高的吸附容量,是一种潜在的能高效吸附、可再生利用的去除废水中重金属离子的吸附材料。     

pH值敏感介孔纳米复合材料SBA-15/PAA的制备与性能研究

通过浸渍吸附的方法将pH值敏感的功能单体-丙烯酸引入到介孔二氧化硅SBA-15的孔道内,经自由基聚合使丙烯酸(AA)在孔道内聚合,成功合成了pH值敏感的SBA-15/聚丙烯酸(PAA)纳米复合材料,所得纳米复合材料的结构通过XRD、TEM、氮气吸附/脱附、TG、FT-IR等手段进行了表征,并进行了pH敏感性能研究.结果表明,当聚合物(PAA)的量达到20%左右时,复合材料仍然具有较大的孔体积0.5203cm3/g和较高的比表面积334.5m2/g.聚合反应的发生没有破坏SBA-15的有序介孔结构,这种纳米复合材料初步显示出了pH敏感性.这种具有高比表面的pH值响应介孔纳米复合材料,有望在药物缓释领域得到应用.     

静电组装法制备介孔TiO_2

以TiCl4和(NH4)6Mo7O24·4H2O为原料,先通过水解、静电自组装和焙烧得到TiO2/MoO3,再用NaOH溶液溶解得到介孔TiO2。用X射线粉末衍射(XRD)、透射电镜(TEM)、X射线能量色散仪(EDX)、紫外-可见漫反射光谱(UV-DRS)和比表面及孔隙度分析仪(ASAP)对该材料进行表征,合成的介孔TiO2BET比表面积为241 m2/g,平均孔直径为3.5nm。通过光催化降解甲基橙实验,发现介孔TiO2具有较高光催化活性。     

竹炭对甲基橙溶液吸附行为的研究

探索了竹炭对甲基橙溶液的吸附行为,测定了竹炭的粒径与投料量以及溶液的pH值与浓度、吸附时间、温度等因素对甲基橙吸附性能的影响.结果表明,竹炭对甲基橙的吸附能力随其粒径的增大而降低,甲基橙溶液pH值在2～4酸度范围时,竹炭对甲基橙有较好的吸附能力,达到最佳吸附效果时溶液的pH值为2.吸附质浓度增加,竹炭对其吸附率减小,随着投料量的增加,吸附率不断提高.竹炭对甲基橙的等温吸附服从Freundlich方程式.竹炭对甲基橙的吸附可在100min内达到平衡,最佳吸附温度为60℃.通过对这些参数的探索和测定,竹炭对甲基橙的吸附率可达到90%以上,能有效除去溶液中的甲基橙.     

TiO2纳米棒光催化降解甲基橙的研究

本文以甲基橙为目标降解物考察了催化剂的添加量、甲基橙溶液的pH值、晶化时间、热处理温度等因素对用"软模板"制备的TiO2纳米棒光催化活性的影响.研究表明:当催化剂添加量为0.08g、甲基橙溶液的pH=4、晶化时间为24h、热处理温度为500℃时,TiO2光催化剂的催化效果最佳,达到了85.96%.