铁及其氧化物纳米复合材料的室温制备和降解有机染料的性能研究

发布时间：2017-04-16 23:05

  本文关键词：铁及其氧化物纳米复合材料的室温制备和降解有机染料的性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：水,作为人类生存必不可少的物质,是非常宝贵的自然资源,在工业、农业及社会发展方面扮演着不可替代的角色。但是由于人口增长和全球工业化的迅速发展以及长期干旱,大量的污染物在地表水和地下水中的扩散已经成为一个全球性问题,尤其是工业染料废水的排放。因此,控制污染物的有害影响、改善人类的生活环境成为一个急需解决的问题。在解决废水污染问题的努力中,废水处理已经取得了快速且重大的进步,一些物理、化学、生物的方法已经被广泛应用,这些处理过程包括吸附、光催化氧化、化学催化氧化、电化学及生物降解法等。本论文实验中所采用的是吸附-光芬顿结合和光芬顿法。但是这些方法本身也存在一定的缺点,例如:回收再利用率较低,稳定性差、循环利用性能不好等。本论文实验应用硼氢化钠(Na BH4)还原法在室温下制备了几种新型纳米材料,在一定程度上改进了传统吸附法中吸附剂的回收再利用难,以及光芬顿的循环效率低等问题。另外,结合现有的表征手段,对制备的样品进行形貌、结构的表征,还对其性能和机理进行了系统地研究。主要内容如下:(1)室温下利用Na BH4还原法制备链状Fe纳米粒子,同时还制备了Fe3O4和Fe/Fe3O4作为对比,研究了它们的吸附性能及回收后用作光芬顿催化剂降解染料的性能,本论文实验中选用橙黄II(OR II)作为模拟染料。通过XRD分析确定其组成,通过FESEM、TEM可以观察到链状Fe纳米粒子的形貌。通过UV-Vis测试其吸附性能、确定最大吸附量,并对吸附机理进行研究。吸附后将其进行脱附-清洗-干燥后重新利用作光芬顿催化剂,通过UV-Vis测试其在可见光照射下对OR II的降解效率,为测试其稳定性再对样品进行了6次循环光芬顿降解OR II的实验;(2)通过在室温下利用Na BH4还原-水浸泡的方法制备不同GO溶液浓度的纳米结构的Fe3O4-r GO复合材料,并研究其光芬顿降解染料的性能。通过XRD和FT-IR来进行成分的确定,Roman光谱的分析进一步证明GO是否被成功还原成r GO,XPS的分析结果进一步佐证复合物中铁的氧化物的种类。通过FESEM观察不同浓度的GO溶液对合成的样品形貌的影响。通过光芬顿降解OR II染料的实验来测试样品的可见光芬顿降解染料的性能,通过对比确定最优的GO溶液浓度。
【关键词】：纳米复合材料 污水处理 有机染料 金属氧化物 吸附 光芬顿
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X788;TB33
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-31
• 1.1 引言11
• 1.2 染料废水的现状11-19
• 1.2.1 染料简介11-13
• 1.2.2 染料废水的污染现状13-14
• 1.2.3 染料废水的处理方法14-19
• 1.3 金属及其氧化物纳米复合材料的制备方法19-24
• 1.3.1 固相法19
• 1.3.2 气相法19-20
• 1.3.3 液相法20-24
• 1.4 金属及其氧化物纳米复合材料在废水处理中的应用24-27
• 1.4.1 金属及其氧化物作为吸附剂24-25
• 1.4.2 金属及其氧化物作为光催化剂25-26
• 1.4.3 金属及其氧化物作为芬顿催化剂26-27
• 1.5 石墨烯基纳米复合材料在染料废水处理中的应用27-29
• 1.6 本文研究内容及创新点29-31
• 第二章 实验用品及表征方法31-37
• 2.1 引言31
• 2.2 实验试剂及仪器31-32
• 2.3 样品表征及性能测试32-37
• 2.3.1 X射线衍射仪分析(XRD)32-33
• 2.3.2 场发射扫描电子显微镜分析(FESEM)33
• 2.3.3 透射电子显微镜分析(TEM)33
• 2.3.4 X射线光电子能谱分析(XPS)33-34
• 2.3.5 紫外-可见吸收光谱分析(UV-Vis)34
• 2.3.6 傅立叶转换红外线光谱分析(FT-IR)34
• 2.3.7 拉曼光谱分析(Raman)34-35
• 2.3.8 振动样品磁强计分析(VSM)35-37
• 第三章 室温制备Fe及氧化物纳米粒子及其吸附-光芬顿降解染料的性能研究37-53
• 3.1 引言37-38
• 3.2 实验部分38-39
• 3.2.1 Fe及其氧化物纳米粒子的室温制备38-39
• 3.2.2 吸附-光芬顿性能测试39
• 3.3 结果与讨论39-50
• 3.3.1 Fe及其氧化物纳米粒子的表征分析40-45
• 3.3.2 Fe纳米粒子及其氧化物复合材料吸附-光芬顿性能研究45-48
• 3.3.3 Fe纳米粒子及其氧化物复合材料降解染料的机理研究48-50
• 3.4 本章小结50-53
• 第四章 室温制备Fe_3O_4/rGO纳米复合物及其光芬顿降解橙黄II的性能研究53-65
• 4.1 引言53-54
• 4.2 实验部分54-55
• 4.2.1 GO的合成54
• 4.2.2 Fe_3O_4/rGO纳米复合物的合成54-55
• 4.2.3 类芬顿性能测试55
• 4.3 结果与讨论55-62
• 4.3.1 样品的形貌及结构表征55-60
• 4.3.2 类芬顿降解OR II性能的测试60-62
• 4.3.3 降解机理62
• 4.4 本章小结62-65
• 第五章 结论65-67
• 参考文献67-81
• 致谢81

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