磁性壳聚糖载金催化剂的制备及其对染料的降解研究

发布时间：2017-10-04 22:22

  本文关键词：磁性壳聚糖载金催化剂的制备及其对染料的降解研究

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【摘要】：本论文在不添加任何其他的强还原剂和稳定剂条件下用一种绿色的合成方法制备了磁性壳聚糖载金复合材料,并研究其催化降解染料的性能,具体内容如下:(1)首先,通过共沉淀法制备四氧化三铁纳米颗粒;然后,采用交联法对壳聚糖改性合成磁性壳聚糖复合材料;最后,以磁性壳聚糖为还原剂和稳定剂采用水浴加热法制备磁性壳聚糖载金催化剂。通过傅里叶变换红外光谱、X-射线粉末衍射、热重分析、透射电子显微镜对制得的磁性壳聚糖载金催化剂进行表征。(2)以甲基橙的催化还原为研究对象,考察了磁性壳聚糖载金催化剂的制备条件和反应条件对其催化降解性能的影响。结果表明,当金负载量为0.5 wt%、合成时间为1 h、pH为6、合成温度为50 oC时制备的催化剂对甲基橙的催化降解效果最好。在常温常压下,随着催化剂用量的增加,甲基橙降解的反应速率会随之增加;但甲基橙初始浓度的增加对甲基橙降解速率的改变没有太大影响;催化降解甲基橙的反应动力学符合伪一级反应动力学方程。此外,磁性壳聚糖载金催化剂对于偶氮染料刚果红的降解也表现出很好的催化活性,降解0.1mmol/L的刚果红溶液反应9 min时脱色率高达94%。(3)以四硝基苯酚的催化还原为研究对象,考察了磁性壳聚糖载金催化剂的制备条件和反应条件对其催化降解性能的影响。结果表明,在金负载量为1.5wt%、制备时间为2 h、pH为6、制备温度为70 oC时,此时磁性壳聚糖载金催化剂降解4-硝基苯酚在反应6 min时脱色率可达90%。另外,适当的提高反应温度、4-硝基苯酚的初始浓度以及催化剂的用量,都会加快催化反应的反应速率,促进4-硝基苯酚的降解。通过对4-硝基苯酚催化降解动力学分析可知该反应符合伪一级反应动力学方程,反应的活化能为7.85 kJ/mol。(4)磁性壳聚糖载金催化剂对甲基橙和4-硝基苯酚的催化降解表现出较好的稳定性,在经过12次重复利用后,它的催化活性基本没有发生改变。
【关键词】：Fe_3O_4 壳聚糖 金纳米粒子 催化降解
【学位授予单位】：华侨大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X703;O643.36
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-9
• 第1章 绪论9-27
• 1.1 纳米金催化剂的概述9-18
• 1.1.1 金催化剂的研究进展9
• 1.1.2 金的物理化学性质9-10
• 1.1.3 金纳米粒子的制备方法10-12
• 1.1.4 负载型金催化剂的制备12-16
• 1.1.5 纳米金催化剂在染料废水催化降解中的应用16-18
• 1.2 壳聚糖的来源、性质及其改性研究18-20
• 1.2.1 壳聚糖的来源和性质18-19
• 1.2.2 壳聚糖衍生物制备19-20
• 1.3 磁性壳聚糖的制备及对水污染处理的应用20-24
• 1.3.1 磁性壳聚糖的制备21-23
• 1.3.2 磁性壳聚糖对染料废水处理的应用23-24
• 1.4 本课题的目的、意义及内容24-27
• 1.4.1 本课题的目的、意义24-25
• 1.4.2 本课题的主要内容25-27
• 第2章 磁性壳聚糖载金催化剂的制备及表征27-35
• 2.1 引言27
• 2.2 实验部分27-30
• 2.2.1 实验材料与仪器27-29
• 2.2.2 磁性壳聚糖载金催化剂的合成29
• 2.2.3 催化剂表征29-30
• 2.3 结果与讨论30-34
• 2.3.1 红外光谱分析30-31
• 2.3.2 X-射线衍射分析31-32
• 2.3.3 热重分析32-33
• 2.3.4 透射电镜分析33-34
• 2.4 本章小结34-35
• 第3章 磁性壳聚糖载金催化剂催化降解偶氮染料35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 实验部分35-37
• 3.2.1 实验材料与仪器35-36
• 3.2.2 催化剂的制备36
• 3.2.3 催化剂对偶氮染料的催化降解36-37
• 3.3 结果与讨论37-48
• 3.3.1 甲基橙溶液的紫外可见吸收光谱分析37-38
• 3.3.2 催化剂对甲基橙降解的空白对比分析38-40
• 3.3.3 催化剂制备条件对甲基橙降解反应的影响40-43
• 3.3.4 反应条件对甲基橙降解反应的影响43-45
• 3.3.5 催化剂的重复利用45-46
• 3.3.6 磁性壳聚糖载金催化剂对刚果红的催化降解46-48
• 3.3.7 偶氮染料催化降解的反应机理48
• 3.4 本章小结48-51
• 第4章 磁性壳聚糖载金催化剂催化降解四硝基苯酚51-65
• 4.1 引言51-52
• 4.2 实验部分52-53
• 4.2.1 实验材料与仪器52
• 4.2.2 实验方法52-53
• 4.3 结果与讨论53-63
• 4.3.1 4-硝基苯酚的紫外可见光谱分析53-54
• 4.3.2 磁性壳聚糖载金催化剂对四硝基苯酚的催化性能54-55
• 4.3.3 催化剂制备条件对 4-硝基苯酚降解反应的影响55-58
• 4.3.4 反应条件对 4-硝基苯酚降解反应的影响58-63
• 4.3.5 催化剂的重复利用63
• 4.4 本章小结63-65
• 第5章 结论与展望65-67
• 5.1 结论65-66
• 5.2 存在的问题及展望66-67
• 参考文献67-77
• 致谢77-79
• 个人简历、在学期间发表的学术论文及研究成果79

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本文编号：973216