纳米SiO 2 负载聚吡咯和纳米SiO 2 负载铜掺杂聚吡咯材料的制备及其氧化对苯二酚的研究

发布时间：2023-07-01 11:01

　　酚类化合物主要来源于纺织业等工业废水的排放,它不但会污染环境,还会影响人类的身体健康,具有致癌、致畸、致突变,影响生物的遗传功能的危害。目前,主要用物理法、生化法和化学法来处理含酚废水。化学法中的催化氧化法具有降解快速、去除率高、氧化能力强、操作简单、工艺较成熟等优势,相较于物理法和生化法,化学法应用范围较广。Fenton试剂氧化法因简单、降解能力强等特点而被广泛应用,但是铁离子易流失,造成二次污染,而且重复利用率不高。聚吡咯(PPy)是一种共轭的、导电的高分子功能材料,合成方法简单,具有高电导率、高稳定性、无毒、可逆的氧化还原性等优点。但聚吡咯密度小,不溶于水且难溶于一般的有机溶剂,机械性能差,这极大地限制了它的加工及应用。为了发挥聚吡咯的特殊性质,同时克服它的缺点,我们采用化学氧化法制备聚吡咯,并将其负载在生物相容性好的纳米二氧化硅(nSiO2)上,制备聚吡咯／纳米Si02和铜掺杂聚吡咯／纳米Si02复合材料,并将其应用于对苯二酚(HQ)的氧化降解。主要研究内容如下： (1)简单介绍了酚类化合物及其危害；详细介绍了目前含酚废水的处理方法及其优势和局限性,主要包括物理法、生化法和化学...

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摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 酚类化合物及其危害
    1.2 含酚废水的处理方法
        1.2.1 物理处理法
            1.2.1.1 吸附法
            1.2.1.2 萃取法
            1.2.1.3 膜技术法
        1.2.2 生化处理法
        1.2.3 化学处理法
            1.2.3.1 电化学氧化法
                1.2.3.1.1 电催化氧化法
                1.2.3.1.2 电-Fenton法
                1.2.3.1.3 三维电极与电-Fenton耦合法
            1.2.3.2 光催化氧化法
            1.2.3.3 化学药剂氧化法
                1.2.3.3.1 氯氧化法
                1.2.3.3.2 高锰酸钾氧化法
                1.2.3.3.3 臭氧氧化技术
                1.2.3.3.4 Fenton试剂氧化法
    1.3 聚吡咯概述
        1.3.1 聚吡咯的性质与结构
        1.3.2 聚吡咯的制备方法
            1.3.2.1 电化学氧化法
            1.3.2.2 化学氧化法
        1.3.3 聚吡咯及其复合材料的研究进展
            1.3.3.1 聚吡咯的应用进展
            1.3.3.2 聚吡咯复合材料的应用
    1.4 选题意义及主要研究内容
第二章 纳米SiO₂负载聚吡咯材料的制备及其氧化降解对苯二酚性能研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 PPy/nSiO₂材料的制备
        2.2.3 对苯二酚的氧化反应
        2.2.4 对苯二酚氧化过程的HPLC分析
        2.2.5 PPy/nSiO₂材料的表征
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 PPy/nSi_O2材料的表征
            2.3.1.1 SEM
            2.3.1.2 XRD
            2.3.1.3 FT-IR
            2.3.1.4 XPS
        2.3.2 PPy/nSiO₂氧化性能评价
            2.3.2.1 不同材料对HQ氧化反应的影响
            2.3.2.2 HQ氧化反应的动力学研究
            2.3.2.3 酸度对氧化反应的影响
            2.3.2.4 HQ氧化过程的光谱分析与HPLC分析
            2.3.2.5 氧化反应机理探讨
    2.4 结论
第三章 铜掺杂聚吡咯/nSiO₂复合材料的制备及其降解对苯二酚的研究
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要仪器和试剂
        3.2.2 PPy/nSiO₂材料的制备
        3.2.3 Cu²⁺-PPy/nSiO₂的制备
        3.2.4 Cu²⁺-PPy/nSiO₂材料的表征
        3.2.5 对苯二酚的氧化反应
        3.2.6 HQ氧化过程的HPLC分析
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Cu²⁺-PPy/nSiO₂的表征
            3.3.1.1 SEM
            3.3.1.2 红外分析
            3.3.1.3 XRD
            3.3.1.4 XPS
        3.3.2 Cu²⁺-PPy/nSiO₂复合材料氧化对苯二酚性能评价
            3.3.2.1 不同材料对HQ降解的比较
            3.3.2.2 Cu²⁺-PPy/nSiO₂对HQ的降解动力学
            3.3.2.3 酸度对反应速率的影响
            3.3.2.4 HQ降解过程的光谱分析与HPLC分析
            3.3.2.5 降解反应机理探讨
    3.4 结论
第四章 Cu²⁺-PPy/nSiO₂与H₂O₂协同氧化对苯二酚的研究
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 主要仪器和试剂
        4.2.2 PPy/nSiO₂纳米复合材料的制备
        4.2.3 Cu²⁺-PPy-SiO₂的制备
        4.2.4 对苯二酚的氧化反应
        4.2.5 HQ氧化过程的HPLC分析
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 Cu²⁺-PPy-SiO₂复合材料催化氧化对苯二酚性能评价
            4.3.1.1 不同材料对HQ降解的比较
            4.3.1.2 HQ的降解动力学
            4.3.1.3 酸度对HQ降解反应速率的影响
            4.3.1.4 H₂O₂浓度对反应速率的影响
            4.3.1.5 HQ降解过程的光谱分析与HPLC分析
            4.3.1.6 机理探讨
    4.4 结论
第五章 总结与展望
参考文献
攻读学位期间取得的研究成果
致谢



本文编号：3836131