碳纳米管基离子印迹材料的制备及其性能研究

发布时间：2020-05-20 10:53

【摘要】：碳纳米管基离子印迹材料是一种对目标金属离子具有选择吸附性能的材料,可以对特定的金属离子选择性吸附,可有效的去除和富集环境中的重金属离子。以磁性碳纳米管为基础原料,壳聚糖、丙烯酸和N-异丙基丙烯酰胺为功能单体,Ni2+为模板,分别制备出两种新型离子印迹材料ⅡPs-1和ⅡPs-2。1)采用傅立叶红外光谱仪(FT-IR)、X-射线衍射仪(XRD)、场发射扫描电镜(SEM)、热综合分析仪(TG)对ⅡPs-1和ⅡPs-2的结构性能进行表征,结果表明,碳纳米管的表面负载上磁性Fe3O4颗粒,并在其表面成功的修饰上一层印迹聚合物,ⅡPs-1和ⅡPs-2表现出较好的热稳定性。2)采用火焰原子吸收光谱仪检测ⅡPs-1和ⅡPs-2的吸附性能及机理,结果表明,ⅡPs-1的平衡吸附量为19.86 mg/g,吸附溶液的最佳p H值为6,经过5次循环实验后饱和吸附量基本无变化,吸附过程符合二级动力学吸附模型和Freundlich热力学吸附模型。ⅡPs-2的平衡吸附量为24.06 mg/g,最佳吸附的p H值为6,经过4次循环吸附后饱和吸附量略有下降,吸附过程符合二级动力学吸附模型和Langmuir热力学吸附模型。在竞争离子Pb2+和Cu2+同时存在时ⅡPs-1和ⅡPs-2对Ni2+表现出很好的选择吸附性能。3)将ⅡPs-1和ⅡPs-2在电化学方面的应用进行初步研究,采用循环伏安法检测ⅡPs-1和ⅡPs-2修饰后的碳糊电极CPE/ⅡPs-1和CPE/ⅡPs-2在含Ni2+底液中的电化学响应,结果显示,两种修饰后的电极在循环伏安曲线上都出现明显的氧化还原峰,表明这两种碳糊电极可潜在用于对Ni2+的检测。
【图文】：

第2章 IIPs-1 的制备及表征壳聚糖（Chitosan，CS）是一种天然高分子材料，广泛的存在于甲壳类动物壳中或者低等植物的细胞壁中，无毒无害和易于生物降解，可以溶于大多数的，如乙酸、盐酸等水溶液。壳聚糖分子表面具有很多羟基（-OH）、氨基（H2）等功能性基团，可以通过化学改性增强其螯合能力，有效的处理废水中的属离子[74-75]。Lin[76]等通过喷丝技术与表面印迹技术结合，改性壳聚糖制备出新型离子印，实验表明，制备出的离子印迹膜对 Pd2+具有很好的选择吸附性能，并且在条件下吸附能力没有明显的减弱，具备一定的耐酸性。Guo[77]等以壳聚糖为功体，丙三醇为交联剂，，Ni2+为印迹模板，在乙酸水溶液中聚合制备出对 Ni2+较附能力的离子印迹聚合物。实验中 IIPs-1 的制备过程如图 1 所示。

微观形貌,扫描电镜图,碳纳米管

图 9 Fe3O4/MWCNTs-COOH（a）（c）和 IIPs-1（b）的扫描电镜图Fig.9 SEM picture of Fe3O4/MWCNTs-COOH (a) (c) and IIPs-1(b) 本章小结反相悬浮体系中制备 IIPs-1，以共沉淀法制备的磁性碳纳米管为基质，，在氧化还原引发剂的作用下，在基质表面修饰上一层壳聚糖与丙烯酸制备出碳纳米管基离子印迹材料。1）采用单因素变量法考察制备 IIPs-1 工艺条件对 Ni2+吸附性能的影响，明，当壳聚糖、交联剂 MBA 和 Ni2+的最佳投料量分别为 30.40%、9.0%。2）采用 FT-IR、XRD、TG、SEM 对 IIPs-1 的结构性能、微观形貌、热稳结构表征分析。实验结果表明，FT-IR 光谱分析验证磁性碳纳米管表面修聚合物，SEM 实验观察到磁性碳纳米管的表面包覆一层印迹聚合物，
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;O631.3

【参考文献】