纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料的制备及环境应用

发布时间：2017-09-23 09:40

  本文关键词：纳米铜基和普鲁士蓝功能碳纤维复合材料的制备及环境应用

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【摘要】：以六亚甲基二异氰酸酯为连接剂,在氨基化碳纤维上修饰环糊精,并原位电沉积纳米氧化铜/氧化亚铜,形成纳米氧化铜/氧化亚铜/环糊精/碳纤维复合材料(CuO/Cu20/CDs/CFs)。采用傅里叶红外光谱(FT-IR)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、X-晶体衍射(XRD)、X-射线光电子能谱仪(XPS)和电化学技术对该复合材料的结构和形貌进行表征。结果表明：环糊精以网状形式包覆在碳纤维表面,其孔径为100±20nm。纳米立方体状Cu20均匀地分布在CDs/CFs表面,原位氧化后可生成刺状的CuO。研究显示：在25。C和pH 5条件下,CDs/CFs对2,6-二氯苯酚(2,6-DCP)最大吸附量可达43.07±2μmol/g,吸附过程为自发的吸热过程,符合准二阶动力学模型和Langmuir吸附模型。经365 W紫外光照射12 h后,CuO/Cu2O/CDs/CFs对2,6-DCP的光催化降解率可达87.5%。以戊二醛为交联剂将氨基化碳纤维和氨基化石墨烯交联在一起,作为复合载体(GNs/CFs).在其表面电沉积普鲁士蓝颗粒(Fe[FeⅢ(CN)6]3,PB),得到普鲁士蓝/功能化石墨烯/碳纤维复合材料(PB/GNs/CFs)。采用FT-IR、FE-SEM、XRD、XPS和电化学技术对复合材料进行了表征。结果显示：大量粒径约19.32 nm的立方体普鲁士蓝颗粒均匀地分布在GNs/CFs表面。实验考察了水溶液中铯离子在PB/GNs/CFs上的吸脱附行为。在25℃和pH 7条件下,铯离子的最大吸附容量可达81.24±2 mg/g,该吸附过程为自发的吸热过程。在pH 2,0.1 M KCl溶液中,1.2 V下恒电位8 mmin,89.29%的铯离子可被脱附。在最佳条件下,PB/GNs/CFs被成功地用于盐湖卤水中铯离子(137Cs+)的回收。
【关键词】：功能碳纤维 CuO/Cu_2O 普鲁士蓝 2 6-二氯苯酚 盐湖卤水铯回收
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332;TQ424
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• Abstract9-16
• 第一章 绪论16-27
• 1.1 碳纤维功能化研究进展16-19
• 1.1.1 碳纤维概述16
• 1.1.2 碳纤维表面的改性研究16-19
• 1.2 纳米铜氧化物研究进展19-22
• 1.2.1 Cu_2O和CuO的性质19
• 1.2.2 CuO/Cu_2O复合材料的制备19-22
• 1.3 普鲁士蓝简介22-23
• 1.3.1 普鲁士蓝的性质22
• 1.3.2 普鲁士蓝的制备22-23
• 1.4 材料表征23-25
• 1.4.1 场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)23
• 1.4.2 透射电镜(TEM)23-24
• 1.4.3 电化学检测方法(CV、EIS)24
• 1.4.4 红外光谱(FT-IR)24
• 1.4.5 X-射线衍射(XRD)24-25
• 1.4.6 X-射线光电子能谱(XPS)25
• 1.5 碳纤维复合材料在环境方面的应用25-26
• 1.5.1 碳纤维复合材料对环境污水的吸附处理25
• 1.5.2 碳纤维复合材料的催化降解作用25-26
• 1.6 本论文研究内容简介26-27
• 第二章 纳米氧化铜/氧化亚铜/环糊精/碳纤维复合材料的制备及其光催化降解水溶液中2,6-二氯苯酚27-45
• 2.1 引言27-28
• 2.2 实验试剂与仪器28
• 2.2.1 实验试剂28
• 2.2.2 实验仪器28
• 2.3 实验部分28-31
• 2.3.1 CDs/CFs的制备28-29
• 2.3.2 电化学制备CuO/Cu_2O/CDs/CFs29-30
• 2.3.3 CDs/CFs吸附2,6-DCP30
• 2.3.4 CuO/Cu_2O/CDs/CFs光催化降解2,6-DCP30-31
• 2.4 结果与讨论31-37
• 2.4.1 CDs/CFs的红外光谱分析31
• 2.4.2 CDs/CFs的形貌分析31-32
• 2.4.3 CuO/Cu_2O/CDs/CFs相关材料的电化学性能32-34
• 2.4.4 CuO/Cu_2O/CDs/CFs的红外光谱分析34-35
• 2.4.5 CuO/Cu_2O/CDs/CFs的形貌分析35-36
• 2.4.6 CuO/Cu_2O/CDs/CFs的X-射线衍射图36
• 2.4.7 CuO/Cu_2O/CDs/CFs的X-射线光电子能谱图36-37
• 2.5 CDs/CFs吸附处理水溶液中的2,6-DCP37-42
• 2.5.1 pH对CDs/CFs吸附2,6-DCP的影响37-38
• 2.5.2 吸附动力学研究38-39
• 2.5.3 吸附热力学39-42
• 2.6 CuO/Cu_2O/CDs/CFs光催化降解2,6-DCP42-44
• 2.6.1 不同光源对光催化效果的影响42-43
• 2.6.2 光照时间对催化降解效果的影响43-44
• 2.7 本章小结44-45
• 第三章 普鲁士蓝/石墨烯/碳纤维复合材料的制备及盐湖卤水中铯回收45-63
• 3.1 引言45
• 3.2 实验试剂与仪器45-46
• 3.2.1 实验试剂45-46
• 3.2.2 实验仪器46
• 3.3 实验部分46-49
• 3.3.1 石墨烯的制备46-47
• 3.3.2 石墨烯氨基化47
• 3.3.3 碳纤维接枝石墨烯复合材料的制备47
• 3.3.4 电化学合成普鲁士蓝47-48
• 3.3.5 PB/GNs/CFs吸附水溶液中Cs~+48
• 3.3.6 铯离子的分析方法48-49
• 3.4 结果与讨论49-52
• 3.4.1 PB/GNs/CFs复合材料的电化学检测49
• 3.4.2 PB/GNs/CFs复合材料的红外光谱分析49-50
• 3.4.3 PB/GNs/CFs复合材料的形貌分析50-51
• 3.4.4 PB/GNs/CFs复合材料的X-射线衍射仪谱图51
• 3.4.5 PB/GNs/CFs复合材料的X-射线光电子能谱图51-52
• 3.5 PB/GNs/CFs吸附水溶液中的Cs~+52-62
• 3.5.1 pH对PB/GNs/CFs吸附Cs~+效果的影响52-53
• 3.5.2 吸附动力学研究53-55
• 3.5.3 吸附热力学55-57
• 3.5.4 竞争吸附57-59
• 3.5.5 恒电位脱附59-61
• 3.5.6 重复再利用61-62
• 3.6 本章小结62-63
• 结论63-64
• 参考文献64-75
• 攻读硕士学位期间发表的论文75

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本文编号：904561