聚4-乙烯基吡啶基磁性纳米材料对典型有机物的去除研究
发布时间：2021-10-16 03:43
水污染已经对公众健康和生态系统造成了严重威胁。因此,水污染控制与修复就显得十分重要。吸附法由于具有吸附剂种类多、简单易行的操作、高效、低成本和良好的可重复使用性而被认为是一种有前途的技术。同时,氧化/还原技术也受到了人们的广泛关注,其在去除水体中的有机污染物时,污染物可能会被降解为危害较小的形式,甚至是无机物质。本论文旨在设计合成出一系列新型磁性纳米复合材料,以CoFe2O4或Fe3O4为磁性介质核心,以聚4-乙烯基吡啶（P4VP）作为功能性基质,以期获得水体中有机污染物的高效去除。研究的主要内容和结论如下:1.设计合成了GO-Fe3O4@P4VP、Al-MOF-Fe3O4@P4VP和CoFe2O4-P4VP@Ag NPs三种P4VP基磁性纳米复合材料,采用扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、元素分析、比表面积测试仪（BET）、X射线衍射（XRD）、X射...
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
P4VP基磁性纳米复合材料的研究路线图
4与水溶液分离。最后，将GO-Fe3O4放在烘箱内，在60℃下干燥2h。根据文献[153]报道的方法并进行了一些修改，成功合成了GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料。在氮气氛围下，将0.5gGO-Fe3O4添加到70mLN,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，并搅拌20min。然后，将0.1g的偶氮二异丁腈（AIBN）和10mL的4-VP加入到混合物中。接着，将聚合反应置于70℃的恒温油浴中。搅拌反应48h后，将所得产物冷却至室温，用DMF洗涤并用磁铁收集沉淀物。最后将合成的GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料在60℃烘箱内干燥8h。GO-Fe3O4@P4VP的合成路线图如2-1所示：图2-1GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料的合成路线图2.2.3GO-Fe3O4@P4VP的表征用扫描电子显微镜（SEM,dual-beamFIB-SEM）观察所制备材料的表面特征和形态；采用透射电子显微镜（TEM,TECNAIG2TF20）来观察所制备材料的形态和尺寸；使用元素分析仪（PerkinElmer2400）测定所制备材料的元素组成；使用比表面积测试仪（BET，MicromeriticsChemisorb2750）在77K下通过N2吸附-解吸等温线来分析所制备材料的孔体积、孔径和比表面积；所制备材料的晶体结构通过X-ray粉末衍射仪（XRD，x"pertpro）来检测；所制备材
兰州大学硕士学位论文聚4-乙烯基吡啶基磁性纳米材料对典型有机物的去除研究230.82％和1.27％，这表明成功制备出了GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料。同时，还测量了GO、GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP的孔体积、孔径和比表面积。GO的比表面积经计算为15.19m2/g，远低于GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP的比表面积（分别为132.02m2/g和106.86m2/g）。GO的平均孔径和总孔体积分别为15.50nm和0.06cm3/g，但是当涉及到GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP时，相应的值分别为7.81nm和0.26cm3/g；7.55nm和0.20cm3/g。比表面积和孔体积的增加可归因于GO和P4VP的添加，导致所制备的磁性纳米复合材料的表面变得更加粗糙。因此，具有多孔结构和高比表面积的GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料将为染料分子提供更多可用的活性位点和反应性表面积，从而提高其对MB的吸附能力。图2-2GO（a）、GO-Fe3O4（b）和GO-Fe3O4@P4VP（c）的SEM图;GO（d）、GO-Fe3O4（e）和GO-Fe3O4@P4VP（f）的TEM图GO、Fe3O4、GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP的XRD谱图如图2-3a所示，2θ=26.5°处的峰是未经处理过的石墨烯的特征峰[154]。GO-Fe3O4在30.2°、35.5°、43.1°、57.0°和62.5°处的衍射峰分别对应于Fe3O4纯立方尖晶石晶体结构（220）、（311）、（400）、（511）和（440）（根据JCPDS卡号11-0614）。同时，GO-Fe3O4磁性纳米复合材料的这些衍射峰也出现在GO-Fe3O4@P4VP复合材料中，这表明GO-Fe3O4已经成功固定在GO-Fe3O4@P4VP复合材料中。FTIR是研究GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料的表面基团的常用技术。如图2-3b所示，在569cm-1处的吸附峰对应于Fe-O的伸缩振动，
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘氨酸改性TiO2材料的合成及其对染料的吸附性能[J]. 张林,冯江涛,王宁,徐浩,延卫. 环境化学. 2018(12)
[2]Analysis of the formation process and performance of magnetic Fe3O4@Poly（4-vinylpyridine） absorbent prepared by in-situ synthesis[J]. Birong Zeng,Li Yang,Wei Zheng,Jihong Zhu,Xiaojun Ma,Xinyu Liu,Conghui Yuan,Yiting Xu,Lizong Dai. Journal of Materials Science & Technology. 2018(06)
[3]不同铝系混凝剂处理印染废水[J]. 郭玥,杜磊,李庆,徐慧. 环境工程学报. 2016(04)
[4]MnFe2O4@PANI@Ag Heterogeneous Nanocatalyst for Degradation of Industrial Aqueous Organic Pollutants[J]. Md.Amir,U.Kurtan,A.Baykal,H.S?zeri. Journal of Materials Science & Technology. 2016(02)
[5]Co-Fe/SBA-15与过一硫酸盐联用非均相催化降解水中染料罗丹明B（英文）[J]. 胡龙兴,杨帆,邹联沛,袁航,胡星. 催化学报. 2015(10)
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
硕士论文
[1]磁性纳米复合材料的制备及其去除水体中有机污染物的性能研究[D]. 鲁海军.兰州大学 2019
[2]络合剂耦合硫化零价铁增强废水中偶氮染料去除及机理研究[D]. 张练.山东大学 2019
[3]聚（马来酸酐-co-丙烯酸-co-丙烯酰胺）水凝胶对废水中染料的去除研究[D]. 高婷.吉林大学 2018
[4]改性活性炭去除水中布洛芬效果的研究[D]. 张秋华.湖南大学 2018
本文编号：3439079
【文章来源】：兰州大学甘肃省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：109 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
P4VP基磁性纳米复合材料的研究路线图
4与水溶液分离。最后，将GO-Fe3O4放在烘箱内，在60℃下干燥2h。根据文献[153]报道的方法并进行了一些修改，成功合成了GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料。在氮气氛围下，将0.5gGO-Fe3O4添加到70mLN,N-二甲基甲酰胺（DMF）中，并搅拌20min。然后，将0.1g的偶氮二异丁腈（AIBN）和10mL的4-VP加入到混合物中。接着，将聚合反应置于70℃的恒温油浴中。搅拌反应48h后，将所得产物冷却至室温，用DMF洗涤并用磁铁收集沉淀物。最后将合成的GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料在60℃烘箱内干燥8h。GO-Fe3O4@P4VP的合成路线图如2-1所示：图2-1GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料的合成路线图2.2.3GO-Fe3O4@P4VP的表征用扫描电子显微镜（SEM,dual-beamFIB-SEM）观察所制备材料的表面特征和形态；采用透射电子显微镜（TEM,TECNAIG2TF20）来观察所制备材料的形态和尺寸；使用元素分析仪（PerkinElmer2400）测定所制备材料的元素组成；使用比表面积测试仪（BET，MicromeriticsChemisorb2750）在77K下通过N2吸附-解吸等温线来分析所制备材料的孔体积、孔径和比表面积；所制备材料的晶体结构通过X-ray粉末衍射仪（XRD，x"pertpro）来检测；所制备材
兰州大学硕士学位论文聚4-乙烯基吡啶基磁性纳米材料对典型有机物的去除研究230.82％和1.27％，这表明成功制备出了GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料。同时，还测量了GO、GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP的孔体积、孔径和比表面积。GO的比表面积经计算为15.19m2/g，远低于GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP的比表面积（分别为132.02m2/g和106.86m2/g）。GO的平均孔径和总孔体积分别为15.50nm和0.06cm3/g，但是当涉及到GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP时，相应的值分别为7.81nm和0.26cm3/g；7.55nm和0.20cm3/g。比表面积和孔体积的增加可归因于GO和P4VP的添加，导致所制备的磁性纳米复合材料的表面变得更加粗糙。因此，具有多孔结构和高比表面积的GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料将为染料分子提供更多可用的活性位点和反应性表面积，从而提高其对MB的吸附能力。图2-2GO（a）、GO-Fe3O4（b）和GO-Fe3O4@P4VP（c）的SEM图;GO（d）、GO-Fe3O4（e）和GO-Fe3O4@P4VP（f）的TEM图GO、Fe3O4、GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP的XRD谱图如图2-3a所示，2θ=26.5°处的峰是未经处理过的石墨烯的特征峰[154]。GO-Fe3O4在30.2°、35.5°、43.1°、57.0°和62.5°处的衍射峰分别对应于Fe3O4纯立方尖晶石晶体结构（220）、（311）、（400）、（511）和（440）（根据JCPDS卡号11-0614）。同时，GO-Fe3O4磁性纳米复合材料的这些衍射峰也出现在GO-Fe3O4@P4VP复合材料中，这表明GO-Fe3O4已经成功固定在GO-Fe3O4@P4VP复合材料中。FTIR是研究GO-Fe3O4和GO-Fe3O4@P4VP磁性纳米复合材料的表面基团的常用技术。如图2-3b所示，在569cm-1处的吸附峰对应于Fe-O的伸缩振动，
【参考文献】：
期刊论文
[1]甘氨酸改性TiO2材料的合成及其对染料的吸附性能[J]. 张林,冯江涛,王宁,徐浩,延卫. 环境化学. 2018(12)
[2]Analysis of the formation process and performance of magnetic Fe3O4@Poly（4-vinylpyridine） absorbent prepared by in-situ synthesis[J]. Birong Zeng,Li Yang,Wei Zheng,Jihong Zhu,Xiaojun Ma,Xinyu Liu,Conghui Yuan,Yiting Xu,Lizong Dai. Journal of Materials Science & Technology. 2018(06)
[3]不同铝系混凝剂处理印染废水[J]. 郭玥,杜磊,李庆,徐慧. 环境工程学报. 2016(04)
[4]MnFe2O4@PANI@Ag Heterogeneous Nanocatalyst for Degradation of Industrial Aqueous Organic Pollutants[J]. Md.Amir,U.Kurtan,A.Baykal,H.S?zeri. Journal of Materials Science & Technology. 2016(02)
[5]Co-Fe/SBA-15与过一硫酸盐联用非均相催化降解水中染料罗丹明B（英文）[J]. 胡龙兴,杨帆,邹联沛,袁航,胡星. 催化学报. 2015(10)
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
硕士论文
[1]磁性纳米复合材料的制备及其去除水体中有机污染物的性能研究[D]. 鲁海军.兰州大学 2019
[2]络合剂耦合硫化零价铁增强废水中偶氮染料去除及机理研究[D]. 张练.山东大学 2019
[3]聚（马来酸酐-co-丙烯酸-co-丙烯酰胺）水凝胶对废水中染料的去除研究[D]. 高婷.吉林大学 2018
[4]改性活性炭去除水中布洛芬效果的研究[D]. 张秋华.湖南大学 2018
本文编号：3439079
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