核壳结构的Fe 3 O 4 @C@MnO 2 磁性纳米粒子吸附放射性核素铀和铕的性能研究
发布时间：2021-02-12 21:46
随着全世界对化石燃料短缺和全球变暖的日益关注,核能作为一种没有温室气体排放的清洁能源,被视为能源系统的一个关键组成部分。然而,随着对核电站建设和核能需求的不断增加,各种放射性核素如235U、152+154Eu、241Am和239Pu被释放到环境中,对环境保护和人类健康构成致命威胁。因此,寻求高效环保的方法来去除废水中的铀和铕离子具有深远的意义。MnO2由于表面带负电荷和特殊的高比表面积,在有效去除水中的放射性核素、重金属离子以及染料方面具有优势,从而引起了人们的广泛关注。然而,从水溶液中分离这些吸附剂的困难限制了它们在实际废水处理中的潜在应用。幸运的是,在这种设计理念的指导下,这个难题可以通过引入能快速分离的四氧化三铁磁性纳米粒子来解决。本文研究了核壳结构的二氧化锰磁性纳米复合材料Fe3O4@C@MnO2对水中铀和铕离子的去除作用,并探讨了不同批处理参数对吸附剂性能及吸附机理的影响,具体研究方法和结论如下:首先通...
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Fe3O4@C@MnO2吸附铀和铕的基本技术路线
南华大学硕士学位论文16图2.1Fe3O4@C@MnO2的合成及其在U(VI)和Eu(III)水溶液中良好的去除性能2.2.3材料的表征通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等技术对制备的样品Fe3O4@C@MnO2和Fe3O4@C进行表征。使用SEM和TEM观察了材料的形貌和微观结构；BET测定了特殊的比表面积和孔径；用TGA研究热稳定性；用XRD探索晶体结构；将FT-IR对官能团进行了检测；通过Zeta电位仪，研究了材料吸附U(VI)和Eu(III)前后的表面电荷；VSM用对所得样品的磁性能进行了评价；XPS获得了有关反应机理的更准确信息。2.2.4批吸附实验采用批量法研究了不同实验条件下Eu(III)/U(VI)在Fe3O4@C@MnO2上的吸附行为。将吸附剂悬浮液、背景电解质溶液、Eu(III)/U(VI)原液和一定量的水混合，得到不同的预期浓度。通过加入HNO3或NaOH对混合悬浮液的pH值进行调整。在恒温摇床中放置24h后，将固体从水溶液中分离出来（离心分离条件为：8000r/min离心25min）并取上清液。
南华大学硕士学位论文20图2.3Fe3O4@C和Fe3O4@C@MnO2的红外光谱（a）；XRD图谱（b）；振动样品磁强计图（c）；N2吸附-解吸等温线（d）图2.4Fe3O4@C@MnO2的孔径分布热重可以用来评价材料的含量和热稳定性。在Fe3O4@C@MnO2和Fe3O4@C（图2.5）的TGA曲线中。质量损失（~2%）与Fe3O4@C在T＜240°C下附着在样品表面的吸收溶剂的蒸发是一致的。此外，在240~350°C范围内，约16%的失重与杂质的分解有关。最终，样品的质量在350-600°C（~5%）范围内
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚苯胺改性Mxene复合材料对U（VI）的高效富集及机理研究[J]. 顾鹏程,宋爽,张塞,韦犇犇,文涛,王祥科. 化学学报. 2018(09)
[2]In-situ reduction synthesis of manganese dioxide@polypyrrole core/shell nanomaterial for highly efficient enrichment of U（Ⅵ） and Eu（Ⅲ）[J]. Wen Yao,Yihan Wu,Hongwei Pang,Xiangxue Wang,Shujun Yu,Xiangke Wang. Science China（Chemistry）. 2018(07)
[3]One-pot synthesis of graphene oxide and Ni-Al layered double hydroxides nanocomposites for the efficient removal of U（VI） from wastewater[J]. Shujun Yu,Jian Wang,Shuang Song,Kunyu Sun,Jun Li,Xiangxue Wang,Zhongshan Chen,Xiangke Wang. Science China（Chemistry）. 2017(03)
[4]Application of graphene oxides and graphene oxide-based nanomaterials in radionuclide removal from aqueous solutions[J]. Xiangxue Wang,Shujun Yu,Jie Jin,Hongqing Wang,Njud S.Alharbi,Ahmed Alsaedi,Tasawar Hayat,Xiangke Wang. Science Bulletin. 2016(20)
本文编号：3031469
【文章来源】：南华大学湖南省
【文章页数】：63 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
Fe3O4@C@MnO2吸附铀和铕的基本技术路线
南华大学硕士学位论文16图2.1Fe3O4@C@MnO2的合成及其在U(VI)和Eu(III)水溶液中良好的去除性能2.2.3材料的表征通过扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、傅立叶变换红外光谱（FT-IR）和X射线光电子能谱（XPS）等技术对制备的样品Fe3O4@C@MnO2和Fe3O4@C进行表征。使用SEM和TEM观察了材料的形貌和微观结构；BET测定了特殊的比表面积和孔径；用TGA研究热稳定性；用XRD探索晶体结构；将FT-IR对官能团进行了检测；通过Zeta电位仪，研究了材料吸附U(VI)和Eu(III)前后的表面电荷；VSM用对所得样品的磁性能进行了评价；XPS获得了有关反应机理的更准确信息。2.2.4批吸附实验采用批量法研究了不同实验条件下Eu(III)/U(VI)在Fe3O4@C@MnO2上的吸附行为。将吸附剂悬浮液、背景电解质溶液、Eu(III)/U(VI)原液和一定量的水混合，得到不同的预期浓度。通过加入HNO3或NaOH对混合悬浮液的pH值进行调整。在恒温摇床中放置24h后，将固体从水溶液中分离出来（离心分离条件为：8000r/min离心25min）并取上清液。
南华大学硕士学位论文20图2.3Fe3O4@C和Fe3O4@C@MnO2的红外光谱（a）；XRD图谱（b）；振动样品磁强计图（c）；N2吸附-解吸等温线（d）图2.4Fe3O4@C@MnO2的孔径分布热重可以用来评价材料的含量和热稳定性。在Fe3O4@C@MnO2和Fe3O4@C（图2.5）的TGA曲线中。质量损失（~2%）与Fe3O4@C在T＜240°C下附着在样品表面的吸收溶剂的蒸发是一致的。此外，在240~350°C范围内，约16%的失重与杂质的分解有关。最终，样品的质量在350-600°C（~5%）范围内
【参考文献】：
期刊论文
[1]聚苯胺改性Mxene复合材料对U（VI）的高效富集及机理研究[J]. 顾鹏程,宋爽,张塞,韦犇犇,文涛,王祥科. 化学学报. 2018(09)
[2]In-situ reduction synthesis of manganese dioxide@polypyrrole core/shell nanomaterial for highly efficient enrichment of U（Ⅵ） and Eu（Ⅲ）[J]. Wen Yao,Yihan Wu,Hongwei Pang,Xiangxue Wang,Shujun Yu,Xiangke Wang. Science China（Chemistry）. 2018(07)
[3]One-pot synthesis of graphene oxide and Ni-Al layered double hydroxides nanocomposites for the efficient removal of U（VI） from wastewater[J]. Shujun Yu,Jian Wang,Shuang Song,Kunyu Sun,Jun Li,Xiangxue Wang,Zhongshan Chen,Xiangke Wang. Science China（Chemistry）. 2017(03)
[4]Application of graphene oxides and graphene oxide-based nanomaterials in radionuclide removal from aqueous solutions[J]. Xiangxue Wang,Shujun Yu,Jie Jin,Hongqing Wang,Njud S.Alharbi,Ahmed Alsaedi,Tasawar Hayat,Xiangke Wang. Science Bulletin. 2016(20)
本文编号：3031469
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