二硒化钼及其复合材料的制备和吸附性能研究

发布时间：2017-06-21 02:02

  本文关键词：二硒化钼及其复合材料的制备和吸附性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着经济的迅速发展,染料废水对生态环境造成的污染日益严重。染料具有毒性,不易分解,给人类和动植物都带来了危害。所以对染料废水进行有效地处理是目前的研究热点之一。MoSe_2是过渡金属硫族化合物的一员,具有类似石墨烯的特殊层状结构,是染料废水治理领域具有潜力的吸附材料。本论文采用简单的水热法合成出花状MoSe_2纳米结构,以及MoSe_2/Fe_3O_4磁性复合材料,MoSe2/活性炭复合材料,通过各种手段对这些材料进行了表征分析,然后研究了其吸附性能,具体工作如下:(1)以钼酸钠和硒粉为原料,硼氢化钠为还原剂,蒸馏水和无水乙醇1:1混合溶液为溶剂,在220℃下水热合成了花状MoSe_2。XRD、SEM、TEM、BET等表征证明合成的MoSe_2具有六方晶系结构,由厚度为5-10 nm的纳米片组成。吸附实验表明花状MoSe_2的吸附能力显著高于固相MoSe_2,而且对亚甲基蓝、甲基橙、罗丹明B等多种染料都有良好的吸附效果,可以作为潜在的废水处理的吸附剂。并系统研究了花状MoSe_2对亚甲基蓝MB的吸附特性及影响因素,初步探讨了吸附机制。结果显示,MoSe2对MB的吸附行为可以用准二级动力学方程解释;Langmuir模型更符合吸附数据,理论最大单分子层吸附量为67.29 mg/g;热力学研究表明吸附过程自发、吸热,物理吸附和化学吸附共同作用;循环再生实验证明MoSe_2具有良好的再生能力;两者之间的主要作用力可能是π-π相互作用,还存在Vander Waals力、静电作用和疏水作用。(2)采用水热法合成出了磁性的MoSe_2/Fe_3O_4复合材料,通过XRD、SEM、BET等手段对其进行了表征,探讨了吸附时间、染料初始浓度、pH、温度等因素对吸附的影响。结果表明,该材料可以在外磁场作用下进行分离和回收;采用准一级和准二级动力学模型对数据拟合,发现动力学曲线更符合准二级模型;吸附过程与Langmuir模型更符,说明可能是单分子层吸附,室温下最大吸收值为52.88 mg/g;-20ΔG0 kJ/mol,ΔH40 k J/mol,说明吸附过程是自发、吸热的,物理吸附和化学吸附共存。(3)为了提高MoSe_2的吸附能力,以活性炭(AC)为载体,采用水热法制备出了不同AC含量的MoSe_2/AC复合材料,探讨复合材料对染料的去除效果,发现AC含量为5wt%时复合材料对染料的去除率最高。研究了吸附时间、染料初始浓度、pH、温度等对吸附的影响,并对吸附数据进行了动力学、等温线及热力学研究。结果显示,准一级和准二级动力学模型都能较好地解释吸附行为,但是准二级模型拟合效果更好;吸附过程符合单分子层吸附的Langmuir方程,理论最大吸附量为105.2 mg/g;热力学计算结果表明吸附过程是自发进行的,同时存在物理吸附和化学吸附;吸附过程的机制主要π-π相互作用。
【关键词】：MoSe_2 纳米材料 水热法 吸附性能
【学位授予单位】：江苏大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;O647.3
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 绪论11-21
• 1.1 染料废水处理现状及研究11-13
• 1.2 吸附法在染料废水处理中的应用13-15
• 1.2.1 吸附的分类13
• 1.2.2 常用的吸附材料13-15
• 1.2.2.1 碳类吸附剂13-14
• 1.2.2.2 黏土矿物类吸附剂14
• 1.2.2.3 有机高分子类吸附剂14-15
• 1.2.2.4 生物及固废吸附剂15
• 1.3 过渡金属硫族化合物纳米材料15-19
• 1.3.1 过渡金属硫族化合物纳米材料简介15-17
• 1.3.2 过渡金属硫族化合物纳米材料的制备方法17-19
• 1.3.2.1 固相合成法17
• 1.3.2.2 化学气相沉积法17-18
• 1.3.2.3 水热法（溶剂热法）18-19
• 1.5 本论文的选题意义及主要研究内容19-21
• 第二章 MoSe_2花状纳米结构的合成和吸附性能研究21-40
• 2.1 引言21-22
• 2.2 MoSe_2花状纳米结构的合成与表征22-24
• 2.2.1 实验试剂22
• 2.2.2 实验仪器22
• 2.2.3 实验方法22-24
• 2.2.3.1 MoSe_2花状结构的制备22-23
• 2.2.3.2 MoSe_2花状结构的吸附实验23-24
• 2.2.4 产物表征24
• 2.3 结果与讨论24-40
• 2.3.1 花状MoSe_2的结构与形貌表征24-26
• 2.3.2 MoSe_2花状结构的BET表征26-27
• 2.3.3 MoSe_2花状结构对染料的吸附效果27-28
• 2.3.4 MoSe_2花状结构的吸附性能研究28-38
• 2.3.4.1 吸附时间对染料吸附的影响28-29
• 2.3.4.2 染料初始浓度对吸附的影响29-30
• 2.3.4.3 染料溶液的pH环境对吸附的影响30-31
• 2.3.4.4 温度对吸附的影响31-32
• 2.3.4.5 吸附动力学研究32-33
• 2.3.4.6 吸附等温线研究33-36
• 2.3.4.7 吸附热力学研究36-37
• 2.3.4.8 吸附剂的循环再生37-38
• 2.3.4.9 吸附机理讨论38
• 2.3.5 小结38-40
• 第三章 MoSe_2/Fe_3O_4磁性复合材料的吸附性能研究40-53
• 3.1 引言40
• 3.2 MoSe_2/Fe_3O_4磁性复合材料的合成与表征40-42
• 3.2.1 实验试剂40
• 3.2.2 实验仪器40-41
• 3.2.3 实验方法41
• 3.2.3.1 MoSe_2/Fe_3O_4磁性复合材料的制备41
• 3.2.3.2 MoSe_2/Fe_3O_4磁性复合材料的吸附实验41
• 3.2.4 产物表征41-42
• 3.3 结果与讨论42-53
• 3.3.1 MoSe_2/Fe_3O_4磁性复合材料的表征测试42-44
• 3.3.2 MoSe_2/Fe_3O_4磁性复合材料的磁性能研究44-45
• 3.3.3 MoSe_2/Fe_3O_4磁性复合材料对染料的吸附效果45-46
• 3.3.4 MoSe_2/Fe_3O_4磁性复合材料的吸附性能研究46-52
• 3.3.4.1 染料初始浓度对吸附的影响46-47
• 3.3.4.2 染料溶液的p H环境及温度对吸附的影响47-48
• 3.3.4.3 吸附时间对吸附的影响及吸附动力学研究48-49
• 3.3.4.4 吸附等温线研究49-51
• 3.3.4.5 吸附热力学研究51-52
• 3.3.5 小结52-53
• 第四章 MoSe_2/活性炭（AC）复合材料的吸附性能研究53-64
• 4.1 引言53
• 4.2 MoSe_2/ AC复合材料的合成与表征53-55
• 4.2.1 实验试剂53
• 4.2.2 实验仪器53-54
• 4.2.3 实验方法54
• 4.2.3.1 MoSe_2/AC复合材料的制备54
• 4.2.3.2 MoSe_2/AC复合材料的吸附实验54
• 4.2.4 产物表征54-55
• 4.3 结果与讨论55-64
• 4.3.1 MoSe_2/AC复合材料的形貌和结构表征55-56
• 4.3.2 MoSe_2/AC复合材料的BET分析56
• 4.3.3 MoSe_2/AC复合材料对染料的吸附效果56-57
• 4.3.4 MoSe_2/AC复合材料MA1的吸附性能研究57-63
• 4.3.4.1 染料初始浓度对吸附的影响57-58
• 4.3.4.2 溶液的pH环境及温度对吸附的影响58-59
• 4.3.4.3 吸附时间对吸附的影响及动力学研究59-61
• 4.3.4.4 吸附等温线研究61-62
• 4.3.4.5 吸附热力学研究62-63
• 4.3.5 小结63-64
• 结论64-66
• 参考文献66-72
• 致谢72-73
• 硕士期间发表的学术论文及其他科研成果73

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