层状化合物复合气凝胶的制备及其在染料吸附与油水分离中的应用
发布时间：2021-09-23 03:43
本文通过水热、冷冻干燥技术结合高温固化制备了环氧树脂/氧化石墨烯/层状双氢氧化物（EP/GO/LDH）复合气凝胶,采用溶液共混、冷冻干燥结合热亚胺化技术制备了聚酰亚胺/MXene（PI/MXene）复合气凝胶。通过XRD、FTIR、SEM研究了气凝胶的微观结构;通过TG、MCC研究了气凝胶的热稳定性和燃烧特性;通过力学测试研究了气凝胶的力学性能;通过研究EP/GO和EP/GO/LDH复合气凝胶对有机染料的吸附量、吸附动力学与热力学,揭示了气凝胶对有机染料的吸附机理;通过探讨PI/MXene对油类、有机溶剂的吸附能力,循环压缩吸附行为和极端条件下的吸附行为,揭示了PI/MXene复合气凝胶高吸附通量、长使用寿命、优异的循环吸附能力和在极端环境下出色的重复利用性。拓展了气凝胶在染料吸附与油水分离中的应用。主要研究内容包括:（1）EP/GO/LDH复合气凝胶的制备及其在染料废水吸附中的应用。采用水热法制备了环氧树脂/氧化石墨烯/层状双氢氧化物（EP/GO/LDH）水凝胶,结合冷冻干燥技术和高温固化处理得到了具有三维多孔结构的EP/GO/LDH复合气凝胶。与纯EP/GO气凝胶相比,LDH添加量...
【文章来源】：合肥学院安徽省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EP/GO/LDHs复合气凝胶的光学图片:(a)EP/GO/LDH-1;(b)EP/GO/LDH-2;1cm1cm1cm1cm
第二章EP/GO/LDH复合气凝胶的制备与吸附性能研究142.1.3表征密度：采用液氮冷冻脆断的方法，将气凝胶切割成长方体（图2.2），求出体积，称重得到质量。EP/GO/LDH气凝胶的密度通过公式（1）得出:ρ=mV（1）图2.2EP/GO/LDH复合气凝胶(长方体)Figure2.2EP/GO/LDHhybridaerogel(cuboid).其中ρ为EP/GO/LDH复合气凝胶的密度，m为EP/GO/LDH复合气凝胶的质量，V为EP/GO/LDH复合气凝胶的体积。扫描电镜:采用SU8010冷场发射扫描电镜(SEM，日本)对EP/GO/LDHs复合气凝胶的形貌进行表征。气凝胶试样在液氮中脆断，SEM观察前在断裂面喷涂上一层金。力学性能：压缩试验在万能材料试验机(苏州拓博机械设备，中国)上进行，样品负荷为200N，压缩速度为2mm/min，分别测量一系列样品的应力应变曲线。为评价混合气凝胶的弹性，选取LDH添加量为5.1%的EP/GO/LDH-3进行压缩循环试验，压缩量可达原始部分高度的80%，将试样连续压缩几次，加载速率为2mm/min。热失重：热失重分析(TGA)采用NetzschTG209F1热分析仪(德国)进行测试，8-12毫克样品在氮气吹扫下从室温加热到700°C，升温速率为10°C/min。XRD:X-射线衍射分析(XRD)是采用x射线衍射仪(Rigaku有限公司、日本)对样品进行测试，扫描角度范围为2θ=10°到90°。FTIR:衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)利用美国Nicolet公司生产的傅里叶红外光谱仪（NICOLET6700型）对待测样品进行测试，扫描波长范
第二章EP/GO/LDH复合气凝胶的制备与吸附性能研究16图2.3LDH/EP/GO和EP/GO/LDH复合气凝胶的XRD谱图Figure2.3.XRDpatternsofEP/GOandEP/GO/LDHhybridaerogels.2.2.2红外光谱分析EP/GO和EP/GO/LDH的红外光谱如图2.4所示。红外光谱中没有发现对应于-OH的拉伸振动的3380cm-1处的吸收带，说明EP与GO复合后，由于氢键相互作用，-OH的拉伸振动的吸收带转移到较低的波数3332cm-1处，-OH的拉伸振动的吸收带峰强较弱，吸收带较宽，说明EP、GO、LDH之间的氢键相互作用进一步增强。2864cm-1和2930cm-1附近的峰值与C-H的拉伸振动有关。1108cm-1左右的吸收带与氨基固化剂中的碳氮带相对应。图中1580cm-1处的峰值对应于氧化石墨烯中C=C的拉伸振动。FTIR谱图中1242cm-1处的峰与环氧化物键有关，EP/GO/LDH的红外光谱在1242cm-1处几乎没有吸收带，说明在水热条件下，环氧基团与氨基固化剂或GO中和LDH层间的-OH在发生了充分的反应。1720cm-1为羧酸或羰基的伸缩振动峰，1387cm-1处强的振动峰归属于LDH成核过程中层间包裹的溶液中的NO32-，975cm-1和712cm-1为Al-OH的振动吸收峰。图2.4EP/GO和EP/GO/LDH复合气凝胶的红外光谱图Figure2.4.FTIRspectraofEP/GOandEP/GO/LDHhybridaerogels.
本文编号：3404966
【文章来源】：合肥学院安徽省
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
EP/GO/LDHs复合气凝胶的光学图片:(a)EP/GO/LDH-1;(b)EP/GO/LDH-2;1cm1cm1cm1cm
第二章EP/GO/LDH复合气凝胶的制备与吸附性能研究142.1.3表征密度：采用液氮冷冻脆断的方法，将气凝胶切割成长方体（图2.2），求出体积，称重得到质量。EP/GO/LDH气凝胶的密度通过公式（1）得出:ρ=mV（1）图2.2EP/GO/LDH复合气凝胶(长方体)Figure2.2EP/GO/LDHhybridaerogel(cuboid).其中ρ为EP/GO/LDH复合气凝胶的密度，m为EP/GO/LDH复合气凝胶的质量，V为EP/GO/LDH复合气凝胶的体积。扫描电镜:采用SU8010冷场发射扫描电镜(SEM，日本)对EP/GO/LDHs复合气凝胶的形貌进行表征。气凝胶试样在液氮中脆断，SEM观察前在断裂面喷涂上一层金。力学性能：压缩试验在万能材料试验机(苏州拓博机械设备，中国)上进行，样品负荷为200N，压缩速度为2mm/min，分别测量一系列样品的应力应变曲线。为评价混合气凝胶的弹性，选取LDH添加量为5.1%的EP/GO/LDH-3进行压缩循环试验，压缩量可达原始部分高度的80%，将试样连续压缩几次，加载速率为2mm/min。热失重：热失重分析(TGA)采用NetzschTG209F1热分析仪(德国)进行测试，8-12毫克样品在氮气吹扫下从室温加热到700°C，升温速率为10°C/min。XRD:X-射线衍射分析(XRD)是采用x射线衍射仪(Rigaku有限公司、日本)对样品进行测试，扫描角度范围为2θ=10°到90°。FTIR:衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-FTIR)利用美国Nicolet公司生产的傅里叶红外光谱仪（NICOLET6700型）对待测样品进行测试，扫描波长范
第二章EP/GO/LDH复合气凝胶的制备与吸附性能研究16图2.3LDH/EP/GO和EP/GO/LDH复合气凝胶的XRD谱图Figure2.3.XRDpatternsofEP/GOandEP/GO/LDHhybridaerogels.2.2.2红外光谱分析EP/GO和EP/GO/LDH的红外光谱如图2.4所示。红外光谱中没有发现对应于-OH的拉伸振动的3380cm-1处的吸收带，说明EP与GO复合后，由于氢键相互作用，-OH的拉伸振动的吸收带转移到较低的波数3332cm-1处，-OH的拉伸振动的吸收带峰强较弱，吸收带较宽，说明EP、GO、LDH之间的氢键相互作用进一步增强。2864cm-1和2930cm-1附近的峰值与C-H的拉伸振动有关。1108cm-1左右的吸收带与氨基固化剂中的碳氮带相对应。图中1580cm-1处的峰值对应于氧化石墨烯中C=C的拉伸振动。FTIR谱图中1242cm-1处的峰与环氧化物键有关，EP/GO/LDH的红外光谱在1242cm-1处几乎没有吸收带，说明在水热条件下，环氧基团与氨基固化剂或GO中和LDH层间的-OH在发生了充分的反应。1720cm-1为羧酸或羰基的伸缩振动峰，1387cm-1处强的振动峰归属于LDH成核过程中层间包裹的溶液中的NO32-，975cm-1和712cm-1为Al-OH的振动吸收峰。图2.4EP/GO和EP/GO/LDH复合气凝胶的红外光谱图Figure2.4.FTIRspectraofEP/GOandEP/GO/LDHhybridaerogels.
本文编号：3404966
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