水滑石—碳量子点复合物的吸附及催化性能研究

发布时间：2017-04-22 19:00

  本文关键词：水滑石—碳量子点复合物的吸附及催化性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：与传统的半导体量子点相比,碳量子点具有制备简单,比表面积大,毒性低等优点。并且,碳量子点表面含有丰富的含氧官能团,可以和其它物质间形成氢键,从而表现较强的亲和性。此外,碳量子点电子供体或给体的性质使其成为了催化领域的一颗新星。但是单独碳量子点不容易从溶液中分离,限制了它在实际过程中的应用。因此,将表面带正电荷的水滑石作为载体与含有丰富含氧官能团的碳量子点进行自组装,研究水滑石-碳量子点复合物对环境中污染物的吸附与降解行为。主要研究内容如下：1、将表面钝化后含有丰富含氧官能团的碳量子点与表面带正电性的水滑石进行自组装,从而得到了水滑石碳量子点复合型吸附剂,并利用甲基蓝作为模型分子评价吸附剂对阴离子染料的吸附效率。结果表明,水滑石碳量子点复合材料与单独的水滑石或碳量子点相比对甲基蓝表现出了更高的吸附性能(185 mg/g),并且吸附行为符合Langmuir吸附等温线和拟二级动力学模型。通过吸附机理的研究可以证明这种现象主要是由于水滑石和碳量子点对甲基蓝的吸附协同效应,既甲基蓝与碳量子点之间可以形成氢键以及甲基蓝和水滑石之间发生静电吸引作用。因此,这种新型吸附剂为移除环境中阴离子污染物开辟了新的研究方向。2.利用一种简单有效的自组装方法制备了十二烷基苯磺酸根-水滑石-碳量子点的胶体复合材料。这种复合物可以作为一种有效的非均相类芬顿催化剂,当催化酸性过氧化氢分解时,可产生大量的羟基自由基(·OH),并且过程中伴随着化学发光(CL)信号显著增强的现象。研究发现十二烷基苯磺酸根-水滑石-碳量子点复合材料的特殊结构对催化酸性过氧化氢分解有显著的影响。此外,这种催化剂可以在没有外界能量输入的条件下实现对十二烷基苯磺酸盐的降解,成为了污水处理中氧化降解有机污染物的、拥有应用前景的催化剂。
【关键词】：水滑石 碳量子点 吸附 催化
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：O613.71;TB332
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-14
• 缩写对照14-15
• 第一章 绪论15-31
• 1.1 水滑石及其复合材料在吸附及催化领域的研究进展15-22
• 1.1.1 水滑石在吸附领域的研究进展15-16
• 1.1.2 基于水滑石的复合材料在吸附领域的研究进展16-18
• 1.1.3 水滑石在催化领域的研究进展18-19
• 1.1.4 基于水滑石的复合材料在催化领域的研究进展19-22
• 1.2 碳量子点及其复合材料在吸附及催化领域的研究进展22-27
• 1.2.1 碳量子在吸附领域的研究进展22-23
• 1.2.2 基于碳量子点的复合材料在吸附领域的研究进展23-24
• 1.2.3 碳量子点在催化领域的研究进展24-25
• 1.2.4 基于碳量子点的复合材料在催化领域的研究进展25-27
• 1.3 水滑石-碳量子点复合材料的制备与应用27-29
• 1.3.1 共沉淀-热溶剂法合成水滑石-碳量子点复合材料27-28
• 1.3.2 自组装法制备水滑石碳量子点复合材料28-29
• 1.4 本课题的提出29-31
• 第二章 水滑石-碳量子点复合型吸附剂的制备、吸附性能研究及应用31-53
• 2.1 引言31-33
• 2.2 实验部分33-35
• 2.2.1 试剂部分33-34
• 2.2.2 设备和仪器34
• 2.2.3 镁铝碳酸根水滑石的合成34
• 2.2.4 碳量子点的合成34-35
• 2.2.5 水滑石-碳量子点复合物的合成35
• 2.2.6 吸附实验35
• 2.3 结果和讨论35-53
• 2.3.1 水滑石-碳量子点复合材料的表征35-40
• 2.3.2 水滑石-碳量子点复合材料对甲基蓝的高吸附性能40-51
• 2.3.2.1 不同吸附剂对甲基蓝吸附量的比较40-41
• 2.3.2.2 吸附等温线41-43
• 2.3.2.3 吸附动力学43-45
• 2.3.2.4 水滑石-碳量子点复合物吸附甲基蓝的机理45-51
• 2.4 结论51-53
• 第三章 阴离子表面活性剂插层的水滑石-碳量子点复合材料的制备及催化性能研究53-71
• 3.1 引言53-55
• 3.2 实验部分55-58
• 3.2.1 试剂部分55-56
• 3.2.2 设备和仪器56
• 3.2.3 镁铝硝酸根水滑石的合成56
• 3.2.4 镁铝十二烷基苯磺酸根水滑石的合成56-57
• 3.2.5 碳量子点的合成57
• 3.2.6 十二烷基苯磺酸根水滑石-碳量子点的合成57
• 3.2.7 化学发光信号的测定57-58
• 3.3 结果和讨论58-68
• 3.3.1 水滑石-碳量子点复合材料的表征58-60
• 3.3.2 利用ESR技术确定丰富羟基自由基的产生60-61
• 3.3.3 羟基自由基激发水滑石-碳量子点复合物的化学发光61-68
• 3.3.3.1 化学发光强度比较61-64
• 3.3.3.2 发射物质64-67
• 3.3.3.3 机理讨论67-68
• 3.4 结论68-71
• 第四章 结论71-73
• 参考文献73-85
• 致谢85-87
• 科研成果87-89
• 作者和导师介绍89-90
• 附件90-91

【共引文献】

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  本文关键词：水滑石—碳量子点复合物的吸附及催化性能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：321028