多孔氮化硼的合成及其对罗丹明B和刚果红的吸附性能研究

发布时间：2017-10-20 00:29

  本文关键词：多孔氮化硼的合成及其对罗丹明B和刚果红的吸附性能研究

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【摘要】：多孔氮化硼是指具有不同尺度孔隙和高比表面积的III-V族非金属化合物。因它具有优异的光电学性能、吸附特性、渗透特性等,使得其在催化、储氢、分离等领域具有广阔应用前景。其中,多孔六方氮化硼在吸附领域体现出极大的优越性。本论文采用高纯的硼酸和三聚氰胺分别作为硼源和氮源,使用高温热分解前驱体的方法制备多孔氮化硼材料。将热解温度为1000oC和1550oC得到的样品(分别简写为1-BN和2-BN),利用SEM、TEM、和BET对以上所得样品的形貌和孔特征进行表征分析,确定其为高比表面积的多孔氮化硼纤维材料。再结合XRD、FTIR测试结果,得出合成的样品为六方氮化硼,且其表面悬挂大量官能团。将以上两种氮化硼纤维做为吸附剂,比较它们对水中罗丹明B(RhB)和刚果红(CR)吸附过程中的主要影响因素,包括溶液浓度、溶液初始pH值、吸附时间和实验温度。进而,通过实验数据计算分析研究吸附模型:吸附等温线和动力学模型。论文结论包括两部分:1.影响吸附值的因素:1-BN和2-BN对RhB和CR的最大吸附量随初始浓度的提高而增加。pH值对吸附效果的影响:pH7时,1-BN对RhB的吸附量随溶液初始pH值的增加而减小;pH7时,其吸附量几乎保持不变。在中性和酸性条件下,1-BN对CR的吸附量几乎保持不变;pH7时,其吸附量随溶液初始pH值的增加而下降;1-BN对CR的最大吸附容量随着实验温度的升高而明显增大,由于1-BN对RhB溶液的吸附速率随温度升高而加快。2.吸附模型:将测试数据对吸附等温线模型进行拟合,结果发现1-BN和2-BN对染料的吸附更符合Langmuir模型(其相关系数R2较大)。CR在1-BN和2-BN上的最大吸附量分别为82.57 mg/g和71.50 mg/g,RhB在1-BN和2-BN上的最大吸附量分别为216.2 mg/g和201.24 mg/g。据D-R模型计算结果推断,两种氮化硼纤维对CR和RhB的吸附均为化学吸附。通过对准一级、准二级动力学方程的拟合结果发现,实验中的吸附过程均符合准二级动力学方程。
【关键词】：吸附材料 多孔氮化硼 吸附等温线
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TQ128;O647.3
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-10
• 第一章 绪论10-22
• 1.1 多孔材料10-13
• 1.1.1 多孔材料的概念10
• 1.1.2 多孔材料的分类10-11
• 1.1.3 吸附作用11-12
• 1.1.4 吸附机理12-13
• 1.2 BN吸附材料13-18
• 1.2.1 BN材料13
• 1.2.2 BN的制备方法13-18
• 1.3 研究现状与目前存在的问题18-20
• 1.4 本论文研究内容20-22
• 1.4.1 研究目的及意义20
• 1.4.2 主要研究内容20-22
• 第二章 试剂仪器与表征22-28
• 2.1 实验药品与仪器22-23
• 2.2 主要表征方法23-28
• 2.2.1 紫外可见光双光束扫描分光光度计（UV-vis）23-24
• 2.2.2 扫描电子显微镜（SEM）24-25
• 2.2.3 傅里叶变换型红外光谱仪(FTIR)25
• 2.2.4 X射线衍射（XRD）25
• 2.2.5 氮气吸附脱附仪25
• 2.2.6 透射电子显微镜（TEM）25-26
• 2.2.7 热失重分析仪（TGA）26-28
• 第三章 多孔氮化硼的合成及吸附实验28-50
• 3.1 引言28
• 3.2 实验部分28-30
• 3.2.1 实验试剂28
• 3.2.2 吸附剂的制备28-29
• 3.2.3 吸附实验29-30
• 3.3 结果与讨论30-48
• 3.3.1 C_3N_6H_6 ·2H_3BO_3前驱体的表征30-32
• 3.3.2 多孔氮化硼纤维的表征32-39
• 3.3.3 影响吸附过程的主要因素39-48
• 3.4 本章小结48-50
• 第四章 吸附模型与机理研究50-60
• 4.1 吸附模型研究50-51
• 4.2 结果和分析51-58
• 4.2.1 吸附等温模型研究51-56
• 4.2.2 吸附动力学模型拟合结果56-58
• 4.3 本章小结58-60
• 第五章 结论60-62
• 参考文献62-66
• 攻读硕士学位期间所取得的相关科研成果66-68
• 致谢68-69

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本文编号：1064225