聚合物纳米材料的合成及其对有机染料吸附性能的研究

发布时间：2018-04-29 03:38

本文选题：聚膦腈 + 聚多巴胺　；参考：《郑州大学》2015年硕士论文

【摘要】：本论文基于聚合物纳米材料的性能和优点,探索了其合成、结构及其在有机染料污染物吸附处理应用的可能性,并深入研究了吸附过程和相关机理等。聚合物纳米材料由于其独特的结构、性能和潜在应用,受到越来越广泛的关注和研究。它充分利用了纳米材料的小尺度、大比表面积以及聚合物表面基团的可设计性等性质,使其相关性能得到很大的提高,从而在复合材料、催化、传感、药物载体、电池、电容器、污染物净化等领域得到了广泛的应用。最近,由于与染料相关的工业的发展引起的环境污染日益严重,探索新型、高效的吸附剂除去工业废水中的染料成为了很多研究者的目标。因此,合成新型的聚合物纳米材料,探索其染料吸附能力具有十分重要的意义。本论文运用原位模板法和氧化聚合法成功合成了一系列不同形貌的聚合物纳米材料,包括实心和中空的聚膦腈微球、中空的聚膦腈纳米管、实心和中空的聚多巴胺微球,并对这些材料的结构、性能和染料吸附应用进行了详细的探索和研究。具体的研究内容和结果如下:(1)利用原位模板法,在超声条件下,以六氯环三膦腈(HCCP)、4,4′-二羟基二苯砜(BPS)作为共聚单体,三乙胺(TEA)作为缚酸剂,乙腈作为溶剂,合成了聚膦腈(PZS)微球,并研究了它对阳离子染料亚甲基蓝(MB)的吸附能力;为了提高吸附能力,我们通过改变反应条件(超声功率和溶剂),制备了PZS纳米管。通过一系列表征手段(SEM、TEM、FITR、XPS、BET、粒径分析和表面电荷测试等)对PZS微球和纳米管的结构和表面性质进行了表征。详细阐述了它们的合成机理。染料吸附研究结果表明PZS纳米管具有超强的吸附能力,其原因是PZS纳米管不但具有丰富的羟基、芳香环和富电子原子,而且具有比微球更大的比表面积,它们共同促进了对染料的高效吸附。(2)为了提高聚膦腈微球的染料吸附能力,我们改变共聚单体(以间苯三酚代替BPS),成功合成了实心的聚膦腈(PCPP)微球,然后通过有机溶剂刻蚀制备了中空的聚膦腈(PCPP)微球。并对其结构和表面性质进行了表征,详细阐述了它的合成机理。(3)利用氧化聚合法,在氧气存在、避光的条件下,以盐酸多巴胺为单体,在三羟甲基氨基甲烷(Tris)溶液中聚合,合成了聚多巴胺(PDA)微球;然后以聚苯乙烯微球为模板,包覆一定厚度的聚多巴胺层,再用有机溶剂(四氢呋喃)刻蚀除去聚苯乙烯微球模板,得到中空的聚多巴胺(PDA)微球。并对它们的结构和表面性质进行了表征,详细阐述了它的合成机理。(4)以所制备的PZS微球、PZS纳米管、中空PCPP微球和PDA微球作为吸附剂去吸附水溶液中的阳离子染料(亚甲基蓝,MB)。系统、深入地探索了影响MB吸附的相关因素(染料溶液p H,体系温度,吸附剂剂量,染料浓度,吸附时间等);利用相关模型研究了吸附动力学,吸附等温线和吸附热力学。并且基于实验结果提出了高效吸附的机理。并探索了中空PCPP微球和PDA微球作为吸附剂对其他染料(甲基橙(MO)、酸性铬蓝K(ACBK)、署红Y(EY)、署红B(EB)、中性红(NR)、孔雀石绿(MG)、藏红T(ST))的吸附效果,结果表明它对阳离子染料MG、ST和MB的吸附效果比较好;而且在二元混合体系中(例如MB和MO染料的混合溶液,MB和EY染料的混合溶液),吸附剂表现出了优先对阳离子染料MB的吸附。表明中空PCPP微球可以作为一种良好的选择性吸附剂来除去混合染料溶液中的阳离子染料。
[Abstract]:Based on the properties and advantages of polymer nano - materials , the structure and surface properties of PZS micro - spheres and nanotubes have been studied in detail by using in - situ template method and oxidation polymerization method . ( 3 ) Polydopamine ( PDA ) microspheres were synthesized in tris ( hydroxymethyl ) aminomethane ( Tris ) solution by polymerization of dopamine in tris ( hydroxymethyl ) aminomethane ( Tris ) solution by means of oxidative polymerization . The structure and surface properties of polystyrene microspheres were characterized by using polystyrene microspheres as template , and the cationic dyes ( methylene blue , MB ) in aqueous solution were removed by using PZS microspheres , PZS nanotubes , hollow PCPP microspheres and PDA microspheres as adsorbents . Adsorption kinetics , adsorption isotherm and adsorption thermodynamics were studied in detail . The adsorption kinetics , adsorption isotherm and adsorption thermodynamics were studied by using the correlation model . The results showed that the adsorption effect of hollow PCPP microspheres and PDA microspheres was better than that of other dyes ( methyl orange ( MO ) , acid chrome blue K ( ACBK ) , red Y ( EY ) , red B ( EB ) , neutral red ( NR ) , malpaspalite green ( MG ) and Tibetan red T ( ST )) .

【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ317;TB383.1

【共引文献】