石墨烯/镁铝双金属氧化物纳米复合材料的开发及对水中铬离子去除性能研究

发布时间：2021-01-12 13:35

　　本文采用尿素辅助一步水热法制备了石墨烯/镁铝层状双金属氢氧化物（G-MgAl-LDHs）纳米复合材料,氮气保护高温煅烧后得其煅烧产物石墨烯/镁铝双金属氧化物（G-MgAl-LDO）纳米复合材料。并进行了X-射线衍射（XRD）、X-射线光电子能谱（XPS）、扫描电子显微镜（SEM）、高倍透射电子显微镜（HRTEM）和能量色散X-射线光谱（EDX）等微观结构表征。结果表明:成功制备出G-MgAl-LDHs纳米复合材料,形成了层状双金属氢氧化物（LDHs）纳米片与石墨烯薄片一层一层交叉分布（layer-by-layer）的结构;水热过程中,尿素不仅能提供碱性环境,而且能有效还原氧化石墨烯（GO）。煅烧后的产物G-MgAl-LDO纳米复合材料的层状结构被破坏,而吸附Cr（VI）离子后由于LDHs结构记忆效应可以部分恢复层状结构。研究了煅烧产物G-MgAl-LDO纳米复合材料对水体中Cr（VI）离子的吸附性能,并考查了Mg/Al、煅烧温度、溶液PH值和Cr（VI）离子初始浓度等因素对吸附效果的影响。结果表明:在Mg/Al为2,煅烧温度为500℃,溶液pH为2.00且Cr（VI）离子初始浓度为25... 

【文章来源】：重庆交通大学重庆市

【文章页数】：62 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究目的和意义
    1.2 水体中铬（VI）离子去除方法
        1.2.1 化学沉淀法
        1.2.2 电化学法
        1.2.3 离子交换法
        1.2.4 膜分离法
        1.2.5 生物处理法
        1.2.6 吸附法
    1.3 吸附理论概述
        1.3.1 吸附的基本概念
        1.3.2 吸附的种类
        1.3.3 吸附等温线
        1.3.4 吸附动力学
    1.4 层状双金属氢氧化物概述
        1.4.1 层状双金属氢氧化物的简介
        1.4.2 层状双金属氢氧化物的结构
        1.4.3 层状双金属氢氧化物的性能
        1.4.4 LDHs在吸附铬（VI）离子中的应用
    1.5 石墨烯概述
        1.5.1 石墨烯结构及性质
        1.5.2 石墨烯的制备方法
        1.5.3 石墨烯基复合材料
    1.6 课题研究背景和课题提出
        1.6.1 课题研究背景
        1.6.2 课题提出
第二章 石墨烯/镁铝层状双金属氢氧化物纳米复合材料和石墨烯/镁铝双金属氧化物纳米复合材料的制备及表征
    2.1 实验试剂和仪器
        2.1.1 实验试剂
        2.1.2 实验仪器
    2.2 吸附材料制备
        2.2.1 MgAl-LDHs吸附材料的制备
        2.2.2 G-MgAl-LDHs纳米复合材料的制备
        2.2.3 G-MgAl-LDO纳米复合材料的制备
    2.3 吸附材料微观结构表征
        2.3.1 X-射线衍射（XRD）分析
        2.3.2 X-射线光电子能谱（XPS）分析
        2.3.3 扫描电子显微镜（SEM）分析
        2.3.4 高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）分析
        2.3.5 能量色散X射线光谱（EDX）分析
    2.4 本章小结
第三章 石墨烯/镁铝双金属氧化物纳米复合材料对Cr（VI）离子吸附性能研究
    3.1 实验试剂和仪器
        3.1.1 实验试剂
        3.1.2 实验仪器
    3.2 Cr（VI）离子的检测和吸附效果评估
        3.2.1 Cr（VI）离子的检测
        3.2.2 吸附实验
        3.2.3 吸附效果评估
    3.3 G-MgAl-LDO纳米复合材料吸附C（VI）离子影响因素研究
        3.3.1 Mg/Al对吸附效果的影响
        3.3.2 煅烧温度对吸附效果的影响
        3.3.3 溶液PH值对吸附效果的影响
        3.3.4 Cr（VI）离子初始浓度对吸附效果的影响
    3.4 本章小结
第四章 石墨烯/镁铝双金属氧化物纳米复合材料对Cr（VI）离子吸附热、动力学研究
    4.1 吸附热力学研究
        4.1.1 等温吸附平衡曲线
        4.1.2 Langmuir和Freundlich吸附等温方程及模型拟合
        4.1.3 热力学参数分析
    4.2 吸附动力学和吸附机理研究
        4.2.1 复合材料对Cr（VI）离子吸附动力学和吸附机理研究
        4.2.2 动力学方程与模型拟合
        4.2.3 动力学模型相关参数及分析
    4.3 吸附材料的解吸和再生循环
    4.4 本章小结
第五章 结论和展望
    5.1 结论和创新点
        5.1.1 结论
        5.1.2 创新点
    5.2 展望
致谢
参考文献
在学期间发表的论文和取得的学术成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]焙烧镁铝层状双氢氧化物对Cr（VI）的吸附[J]. 李燕,李常浩,杨国庆.  长治学院学报. 2011(05)
[2]石墨烯的制备研究进展[J]. 袁小亚.  无机材料学报. 2011(06)
[3]高效吸附铬的菌株筛选及优化条件[J]. 黄世臣,李熙英,王娟.  东北林业大学学报. 2010(04)
[4]Mg/Al双金属氧化物吸附Cr（Ⅵ）的动力学和热力学机理[J]. 徐淑芬,倪哲明,夏盛杰,陈爱民,赵少芬.  硅酸盐学报. 2009(05)
[5]LDO吸附水中苯甲酸钠的热力学研究[J]. 马明海,彭书传,朱承驻,陈天虎,汪家权.  合肥工业大学学报(自然科学版). 2007(10)
[6]膜分离技术在重金属废水处理中的应用[J]. 谢辉玲,叶红齐,曾坚贤.  化学与生物工程. 2005(05)
[7]离子交换树脂处理钢铁钝化含铬废水的研究[J]. 吴克明,石瑛,王俊,黄羽.  工业安全与环保. 2005(04)
[8]Mg/Al型双金属氧化物对六价铬的吸附作用[J]. 郑丽波,叶瑛,季珊珊,杨帅杰.  地球化学. 2004(02)
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[10]水滑石类化合物的性质及其催化应用[J]. 安霞,谢鲜梅,王志忠.  太原理工大学学报. 2002(05)

博士论文
[1]聚合物基新型复合吸附材料的制备及对水体中重金属污染物的吸附性能研究[D]. 李晓丽.兰州大学 2013
[2]多壁碳纳米管负载TiO2对氯苯的吸附与光降解作用研究[D]. 张伟.湖南大学 2011
[3]层状双金属（氢）氧化物对卤离子的吸附和离子交换性能研究[D]. 吕亮.北京化工大学 2005

硕士论文
[1]氧化石墨烯和石墨烯纳米材料制备及其重金属吸附性能研究[D]. 杨熙.华中师范大学 2012
[2]镁锰铝复合氧化物的制备及其对Cr（Ⅵ）的吸附性能研究[D]. 冯华洋.湖南大学 2012
[3]插层水滑石的制备及其去除水中重金属性能的研究[D]. 马玉晶.华北电力大学 2012



本文编号：2972943