铁（氢）氧化物纳米颗粒的团聚行为及其机理研究
发布时间：2024-01-04 19:16
铁(氢)氧化物纳米颗粒因其具有特殊的反应活性,易于吸附环境中的有机物和重金属离子,常被作为吸附剂和催化剂等广泛地应用于环境污染修复领域。但铁(氢)氧化物纳米颗粒在环境中易水解形成沉淀,团聚作用作为一种常见的沉淀形式,已成为研究纳米颗粒对各类污染物稳定性影响的最佳方法。磁铁矿纳米颗粒(MNPs)和水铁矿纳米颗粒(FNPs)普遍存在于水环境中,其具有比表面积大、氧化还原反应性好、吸附能力强、无毒且易合成等优点。由于MNPs极易发生团聚作用,常在其表面包覆有机物增强了稳定性,而FNPs常掺杂有多种金属离子。因此,查明包覆有机物的MNPs和掺杂重金属的FNPs在自然环境中团聚行为及其机理对于进一步理解环境污染物的行为过程具有重要的意义。本研究采用共沉淀的方法,合成了包覆3种不同种类有机酸(柠檬酸、聚丙烯酸和乙酸)的磁铁矿纳米颗粒、水铁矿纳米颗粒和掺杂4种重金属(Pb、Mn、Al和Cr)的水铁矿纳米颗粒。借助动态光散射(DLS)测定了合成的纳米颗粒粒径的动态变化,较为系统地比较了各纳米颗粒在不同pH(5.0～9.0)、离子强度(0.03～1400 mmol·L-1)、电解质...
【文章页数】：152 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 铁(氢)氧化物纳米颗粒的种类及制备
1.2.1.1 铁(氢)氧化物纳米颗粒的种类
1.2.1.2 铁(氢)氧化物纳米颗粒的制备
1.2.1.3 铁(氢)氧化物纳米颗粒的修饰方法
1.2.2 团聚粒径的测定及机理
1.2.2.1 团聚粒径的测定方法
1.2.2.2 团聚行为的机理
1.2.3 影响团聚行为的因素
1.2.3.1 溶液的pH
1.2.3.2 电解质溶液的种类
1.2.3.3 离子强度
1.2.3.4 有机物的种类及含量
1.2.3.5 影响团聚的其它因素
1.2.4 铁氧化物纳米颗粒的团聚行为
1.2.4.1 磁铁矿纳米颗粒的团聚行为
1.2.4.2 水铁矿纳米颗粒的团聚行为
1.3 主要研究内容
1.3.1 包覆有机酸的磁铁矿纳米颗粒的表征
1.3.2 包覆不同有机酸的磁铁矿纳米颗粒的团聚行为及机理
1.3.3 水铁矿纳米颗粒的团聚行为及机理
1.3.4 掺杂重金属的水铁矿纳米颗粒的团聚行为及机理
1.4 技术路线
第二章 包覆有机酸的磁铁矿纳米颗粒的合成和表征
2.1 引言
2.2 材料和方法
2.2.1 合成所需的试剂
2.2.2 包覆有机物的磁铁矿纳米颗粒的合成方法
2.2.3 包覆有机物的磁铁矿纳米颗粒的表征
2.3 结果和讨论
2.3.1 矿物组成及粒径的表征
2.3.2 表面官能团的表征
2.3.3 水动力学直径的测定
2.3.4 Zeta电位的测定
2.3.5 等电点(pHIEP)的测定
2.3.6 包覆有机酸的磁铁矿纳米颗粒的稳定性
2.4 小结
第三章 柠檬酸-磁铁矿纳米颗粒(CA-MNPs)在水溶液中的团聚行为及机理
3.1 引言
3.2 材料和方法
3.2.1 电解质溶液的制备
3.2.2 团聚动力学和附着效率的计算
3.2.3 DLVO理论的计算
3.2.4 CA-MNPs对离子的吸附
3.2.5 胡敏酸对CA-MNPs团聚的影响
3.3 结果和讨论
3.3.1 电解质溶液中CA-MNPs的zeta电位
3.3.2 pH和NaCl对CA-MNPs团聚的影响
3.3.3 pH和CaCl2对CA-MNPs团聚的影响
3.3.4 不同种类阴离子对CA-MNPs团聚的影响
3.3.5 胡敏酸对CA-MNPs团聚的影响
3.4 小结
第四章 乙酸-磁铁矿纳米颗粒(AA-MNPs)在水溶液中的团聚行为及机理
4.1 引言
4.2 材料和方法
4.2.1 电解质溶液的制备
4.2.2 团聚动力学和zeta电位的测定
4.2.3 AA-MNPs对离子的吸附
4.2.4 胡敏酸对AA-MNPs团聚的影响
4.3 结果和讨论
4.3.1 电解质溶液中AA-MNPs的zeta电位
4.3.2 pH和NaCl对AA-MNPs团聚行为的影响
4.3.3 pH和CaCl2对AA-MNPs团聚的影响
4.3.4 不同种类阴离子对AA-MNPs团聚的影响
4.3.5 胡敏酸对AA-MNPs团聚的影响
4.4 小结
第五章 聚丙烯酸-磁铁矿纳米颗粒(PAA-MNPs)在水溶液中的团聚行为及机理
5.1 引言
5.2 材料和方法
5.2.1 电解质溶液的制备
5.2.2 团聚动力学和zeta电位的测定
5.2.3 PAA-MNPs对离子的吸附
5.2.4 胡敏酸对电解质存在时PAA-MNPs团聚的影响
5.3 结果和讨论
5.3.1 电解质溶液中PAA-MNPs的zeta电位
5.3.2 pH和NaCl对 PAA-MNPs团聚的影响
5.3.3 pH和CaCl2对PAA-MNPs团聚的影响
5.3.4 不同种类阴离子对PAA-MNPs团聚的影响
5.3.5 胡敏酸对PAA-MNPs团聚的影响
5.4 小结
第六章 包覆3种有机酸的磁铁矿纳米颗粒在水溶液中团聚行为的差异
6.1 引言
6.2 结果和讨论
6.2.1 电解质溶液中包覆3种有机酸MNPs的zeta电位的差异
6.2.2 阳离子对包覆3种有机酸MNPs团聚行为的差异
6.2.3 阴离子对包覆3种有机酸MNPs团聚行为的差异
6.2.4 胡敏酸对3种包覆有机酸MNPs团聚行为的差异
6.3 小结
第七章 水铁矿纳米颗粒(FNPs)在水溶液中的团聚行为及机理
7.1 引言
7.2 材料和方法
7.2.1 FNPs的合成
7.2.2 电解质溶液的制备
7.2.3 FNPs的pH等电点(pHIEP)的测定
7.2.4 不同条件团聚动力学和zeta电位的测定
7.2.5 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)的测定
7.3 结果和讨论
7.3.1 FNPs的表面相变和FNPs的pHIEP
7.3.2 电解质溶液中FNPs的zeta电位
7.3.3 FNPs的团聚动力学和DLVO计算
7.3.4 有机物种类和浓度对FNPs团聚的影响
7.4 小结
第八章 掺杂重金属的水铁矿纳米颗粒(Mt-FNPs)在水溶液中的团聚行为
8.1 引言
8.2 材料和方法
8.2.1 Mt-FNPs的合成
8.2.2 电解质溶液的制备
8.2.3 Mt-FNPs的pH等电点(pHIEP)的测定
8.2.4 不同条件团聚动力学和zeta电位的测定
8.3 结果和讨论
8.3.1 Mt-FNPs的基本性质
8.3.2 电解质溶液中Mt-FNPs的zeta电位
8.3.3 酸性pH条件下4种Mt-FNPs的团聚行为
8.3.4 中性pH条件下4种Mt-FNPs的团聚行为
8.4 小结
第九章 主要结论、创新点及研究展望
9.1 主要结论
9.2 主要创新点
9.3 研究展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3876916
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【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究进展
1.2.1 铁(氢)氧化物纳米颗粒的种类及制备
1.2.1.1 铁(氢)氧化物纳米颗粒的种类
1.2.1.2 铁(氢)氧化物纳米颗粒的制备
1.2.1.3 铁(氢)氧化物纳米颗粒的修饰方法
1.2.2 团聚粒径的测定及机理
1.2.2.1 团聚粒径的测定方法
1.2.2.2 团聚行为的机理
1.2.3 影响团聚行为的因素
1.2.3.1 溶液的pH
1.2.3.2 电解质溶液的种类
1.2.3.3 离子强度
1.2.3.4 有机物的种类及含量
1.2.3.5 影响团聚的其它因素
1.2.4 铁氧化物纳米颗粒的团聚行为
1.2.4.1 磁铁矿纳米颗粒的团聚行为
1.2.4.2 水铁矿纳米颗粒的团聚行为
1.3 主要研究内容
1.3.1 包覆有机酸的磁铁矿纳米颗粒的表征
1.3.2 包覆不同有机酸的磁铁矿纳米颗粒的团聚行为及机理
1.3.3 水铁矿纳米颗粒的团聚行为及机理
1.3.4 掺杂重金属的水铁矿纳米颗粒的团聚行为及机理
1.4 技术路线
第二章 包覆有机酸的磁铁矿纳米颗粒的合成和表征
2.1 引言
2.2 材料和方法
2.2.1 合成所需的试剂
2.2.2 包覆有机物的磁铁矿纳米颗粒的合成方法
2.2.3 包覆有机物的磁铁矿纳米颗粒的表征
2.3 结果和讨论
2.3.1 矿物组成及粒径的表征
2.3.2 表面官能团的表征
2.3.3 水动力学直径的测定
2.3.4 Zeta电位的测定
2.3.5 等电点(pHIEP)的测定
2.3.6 包覆有机酸的磁铁矿纳米颗粒的稳定性
2.4 小结
第三章 柠檬酸-磁铁矿纳米颗粒(CA-MNPs)在水溶液中的团聚行为及机理
3.1 引言
3.2 材料和方法
3.2.1 电解质溶液的制备
3.2.2 团聚动力学和附着效率的计算
3.2.3 DLVO理论的计算
3.2.4 CA-MNPs对离子的吸附
3.2.5 胡敏酸对CA-MNPs团聚的影响
3.3 结果和讨论
3.3.1 电解质溶液中CA-MNPs的zeta电位
3.3.2 pH和NaCl对CA-MNPs团聚的影响
3.3.3 pH和CaCl2对CA-MNPs团聚的影响
3.3.4 不同种类阴离子对CA-MNPs团聚的影响
3.3.5 胡敏酸对CA-MNPs团聚的影响
3.4 小结
第四章 乙酸-磁铁矿纳米颗粒(AA-MNPs)在水溶液中的团聚行为及机理
4.1 引言
4.2 材料和方法
4.2.1 电解质溶液的制备
4.2.2 团聚动力学和zeta电位的测定
4.2.3 AA-MNPs对离子的吸附
4.2.4 胡敏酸对AA-MNPs团聚的影响
4.3 结果和讨论
4.3.1 电解质溶液中AA-MNPs的zeta电位
4.3.2 pH和NaCl对AA-MNPs团聚行为的影响
4.3.3 pH和CaCl2对AA-MNPs团聚的影响
4.3.4 不同种类阴离子对AA-MNPs团聚的影响
4.3.5 胡敏酸对AA-MNPs团聚的影响
4.4 小结
第五章 聚丙烯酸-磁铁矿纳米颗粒(PAA-MNPs)在水溶液中的团聚行为及机理
5.1 引言
5.2 材料和方法
5.2.1 电解质溶液的制备
5.2.2 团聚动力学和zeta电位的测定
5.2.3 PAA-MNPs对离子的吸附
5.2.4 胡敏酸对电解质存在时PAA-MNPs团聚的影响
5.3 结果和讨论
5.3.1 电解质溶液中PAA-MNPs的zeta电位
5.3.2 pH和NaCl对 PAA-MNPs团聚的影响
5.3.3 pH和CaCl2对PAA-MNPs团聚的影响
5.3.4 不同种类阴离子对PAA-MNPs团聚的影响
5.3.5 胡敏酸对PAA-MNPs团聚的影响
5.4 小结
第六章 包覆3种有机酸的磁铁矿纳米颗粒在水溶液中团聚行为的差异
6.1 引言
6.2 结果和讨论
6.2.1 电解质溶液中包覆3种有机酸MNPs的zeta电位的差异
6.2.2 阳离子对包覆3种有机酸MNPs团聚行为的差异
6.2.3 阴离子对包覆3种有机酸MNPs团聚行为的差异
6.2.4 胡敏酸对3种包覆有机酸MNPs团聚行为的差异
6.3 小结
第七章 水铁矿纳米颗粒(FNPs)在水溶液中的团聚行为及机理
7.1 引言
7.2 材料和方法
7.2.1 FNPs的合成
7.2.2 电解质溶液的制备
7.2.3 FNPs的pH等电点(pHIEP)的测定
7.2.4 不同条件团聚动力学和zeta电位的测定
7.2.5 傅里叶变换红外光谱(FT-IR)的测定
7.3 结果和讨论
7.3.1 FNPs的表面相变和FNPs的pHIEP
7.3.2 电解质溶液中FNPs的zeta电位
7.3.3 FNPs的团聚动力学和DLVO计算
7.3.4 有机物种类和浓度对FNPs团聚的影响
7.4 小结
第八章 掺杂重金属的水铁矿纳米颗粒(Mt-FNPs)在水溶液中的团聚行为
8.1 引言
8.2 材料和方法
8.2.1 Mt-FNPs的合成
8.2.2 电解质溶液的制备
8.2.3 Mt-FNPs的pH等电点(pHIEP)的测定
8.2.4 不同条件团聚动力学和zeta电位的测定
8.3 结果和讨论
8.3.1 Mt-FNPs的基本性质
8.3.2 电解质溶液中Mt-FNPs的zeta电位
8.3.3 酸性pH条件下4种Mt-FNPs的团聚行为
8.3.4 中性pH条件下4种Mt-FNPs的团聚行为
8.4 小结
第九章 主要结论、创新点及研究展望
9.1 主要结论
9.2 主要创新点
9.3 研究展望
参考文献
致谢
个人简历
本文编号：3876916
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