ZnO纳米晶的制备及其吸附U（Ⅵ）的晶面效应研究

发布时间：2020-08-12 07:38

【摘要】：采用水热法合成了分别由棒状、片状自组装而成的纳米结构氧化锌,基于XRD、SEM、TEM和BET等技术系统分析了样品的结构、形貌、晶面及表面特征;结果显示,棒状自组装ZnO的比表面积为14.57m~2 g~(-1),主要暴露非极性的(100)晶面,片状自组装ZnO的比表面积为36.56m~2 g~(-1),主要暴露极性的(001)晶面。在成功制备所需结构的ZnO后,对比测定了上述两种纳米结构ZnO对铀离子(Ⅵ)的吸附性能,分析吸附热力学及动力学特征,测定吸附溶液中溶出Zn~(2+)离子的浓度,关联ZnO的晶面结构,探究吸附机理。主要结论如下:铀浓度C_0=50 mg L~(-1)时饱和吸附量为75.1 mg g~(-1),铀浓度C_0=500 mg L~(-1)时饱和吸附量为920.75mg g~(-1);棒状自组装纳米结构ZnO的吸附过程,符合准二级动力学模型(R~2=0.99)和Langmuir单层吸附模型(R~2=0.873),表明为化学吸附过程;采用ICP-MS测定不同吸附时间溶液中Zn(Ⅱ)的溶出量,结合两种晶面的结构差异及其对铀(Ⅵ)的吸附性能,对铀吸附性能的从高到低顺序为:(100)(001)。这一活性差异可能是锌原子的密度和排列方式在不同晶面上有所不同。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O643.36;X591
【图文】：

ZnO棒对铀(VI)的吸附机理Figure1.1ProposedmechanismoftheadsorptionofUranium(VI)overZnOrods

离子组成的系列交替平面，沿 c 轴交替堆叠(图 1.2)，属于六方中心离子的配位数为 4，空间占有率约为 68%，每个锌原子位于形成的四面体间隙中，同样，每个锌原子位于 4 个相邻氧原子形中。晶体的对称性使得纤锌矿氧化锌沿 c 轴的<0001>方向具有极的压电和热释电性能，可用作机械致动器和压电传感器[9]。此外带隙(3.37 eV)的半导体，对紫外光有强吸收，通过掺杂可以得到适当方法，可以制得纳米梳、纳米颗粒、纳米螺旋/纳米弹簧、等多种形貌的 ZnO 纳米晶[10]。轴方向的晶面具有极性，是纤锌矿 ZnO 的一个重要特点：带层和带负电的 O-(0001)层交替排列，晶面指数采用经典的四轴定极性的{0001}面具有较大的表面能，常常容易发生表面重构[11-1外两个面是具有更低表面能的{2110}和{0110}，均为非极性面。

南华大学硕士学位论文研究其光电、压电及催化等方面新奇特性的报道大量涌现[32]。维结构氧化锌锌纳米棒和纳米带属于典型的一维纳米结构，其暴露晶面和形貌特。此一维结构的形成源于生长常朝着暴露有低能量晶面的竖直方晶面{0001}的暴露比例较低，如图 1.3(a)和(b)所示。如引入平行1}足够量的缺陷[33]，沿着极性晶面生长则可得到主要暴露{0001}晶纳米片。

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本文编号：2790255