聚吡咯复合吸附剂的制备及应用
发布时间：2022-01-14 11:11
导电聚合物聚吡咯具有成本低廉、稳定性好、容易合成的优势,经过掺杂的聚吡咯对于染料有良好的吸附效果,在去除水体污染物方面具有巨大潜力。聚吡咯与纳米二氧化钛复合后,吸附性能进一步提高。然而,聚吡咯/二氧化钛纳米复合材料有着难以回收,成本较高等问题,具有一定的局限性。本文采用柠檬酸作为掺杂剂,分别以微米级二氧化钛,海藻酸钠为载体,与聚吡咯进行复合,制备了聚吡咯/微米二氧化钛（PPy/TiO2）,硼酸改性聚吡咯/微米二氧化钛（B-PPy/TiO2）与聚吡咯/微米二氧化钛凝胶（PPy/SA-TiO2）,用于对水溶液中亚甲基蓝（MB）的吸附,系统考察了各种因素对于吸附性能与解吸性能的影响,研究了吸附动力学与吸附机理。具体研究内容与结果如下:（1）通过化学原位聚合法制备了聚吡咯/微米二氧化钛复合吸附剂（PPy/TiO2）。结果表明,添加0.4 gPPy/TiO2吸附剂,预处理pH=12时,对150 mg/L的MB溶液在30 min时的吸附率为97.3%。控制pH为1,解吸时间为20 min时,解吸率可达76.5%。在重复使用10次后,仍具有良好的吸附性能与循环性能。相比于以纳米级二氧化钛做载体的聚吡...
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
亚甲基蓝的分子结构
1.绪论3由于聚吡咯结构中具有大量含N基团，可以在离子交换和静电吸引的作用下去除水中污染物[21]。当使用酸或者碱处理聚吡咯时，其表面电荷会发生改变，而且这个过程中也伴随着掺杂剂离子的掺杂。由于其质子化与去质子化过程是可逆的，经过酸或碱处理后所吸附的污染物可以进行解吸，所以聚吡咯具有良好的循环使用性能。由于其具有合成简便，易于回收等诸多特点，聚吡咯被认为是一种性能优良的吸附剂[22]。图1-2PPy的分子结构Fig.1-2ThemoleculestructureofPPy聚吡咯的合成机理是，一个吡咯分子被氧化，得到易于反应的阳离子自由基，接着阳离子自由基可以与另一阳离子自由基结合，生成了二聚吡咯自由基，再经过耦合反应，形成了二聚吡咯，遵循相同的步骤，最终得到了聚吡咯[23]。
西安理工大学硕士学位论文4图1-3聚吡咯聚合机理Fig.1-3Polymerizationmechanismofpolypyrrole1.3.2掺杂机理未经掺杂的聚吡咯导电性不够理想，导致其对于染料的吸附性能很差，只有通过掺杂过程才能提高它的导电性，进而提高吸附性能。掺杂也就是从聚合物链中移除电子或插入电子的过程。掺杂机理主要分为两类，电荷转移机理和质子酸掺杂[24]。1.3.2.1电荷转移机理具有氧化性的掺杂剂(I2，FeCl3，H2O2，Br2)，对聚吡咯的掺杂主要是依靠电荷转移机理进行。聚吡咯分子链给出电子，掺杂剂结合聚吡咯给出的电子而转变为阴离子，随后带负电的掺杂剂阴离子进入高分子链中，形成电中性的聚吡咯。图1-4氧化还原掺杂Fig.1-4Redoxdopingstructure1.3.2.2质子酸掺杂机理对于质子酸作为聚吡咯掺杂剂时，高分子链与掺杂剂这两者并无电子的转移，掺杂剂的质子附加于吡咯环上的β－C上，其带有的正电荷在共轭链中延展开来，并伴随着带负电的掺杂剂阴离子进入高分子链中，完成掺杂[25]。图1-5质子酸掺杂Fig.1-5Protonicaciddopingstructure1.4聚吡咯的制备聚吡咯的主要合成方法有两种，化学氧化法和电化学法，化学氧化法制得的主要为聚吡咯颗粒，而电化学法制得的主要为聚吡咯薄膜。1.4.1化学氧化法化学氧化法是在制备过程中加入氧化剂与掺杂剂，并于冰浴的条件下单体聚合得到了聚吡咯，并且同时完成了掺杂过程。常用的氧化剂有FeC13，H2O2，K2Cr2O7，KIO3，
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同酸掺杂聚吡咯对酸性红G的吸附性能[J]. 张瑜,苏翔,周远涛,李晶晶,冯江涛,延卫. 化工进展. 2014(09)
[2]聚吡咯/环糊精准聚轮烷分子导线材料的合成[J]. 吴唯,陈玉洁,浦伟光,陈军,王茹. 高分子材料科学与工程. 2011(01)
[3]掺杂剂存在对聚吡咯性能和微观形貌的影响评述[J]. 冯江涛,延卫,常青,李晶晶. 化工进展. 2010(06)
[4]导电高分子材料聚吡咯的研究进展[J]. 周媛媛,余旻,李松. 化学推进剂与高分子材料. 2008(01)
[5]导电聚吡咯的研究[J]. 李永舫. 高分子通报. 2005(04)
[6]导电聚合物的电化学制备和电化学性质研究——中国科学院有机固体重点实验室导电聚合物电化学研究工作简介（I）[J]. 李永舫. 电化学. 2004(04)
博士论文
[1]聚吡咯/无机颗粒复合膜层的电化学合成与防腐机理研究[D]. 燕群.中国石油大学(华东) 2017
[2]聚吡咯及其复合材料的制备及性能研究[D]. 汪杰.中国科学技术大学 2017
[3]基于壳聚糖与海藻酸钠的改性聚合物的制备结构与性能研究[D]. 袁毅桦.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]含离子聚丙烯酰胺/氧化石墨烯复合水凝胶的制备与应用研究[D]. 彭双双.华南理工大学 2019
[2]金刚烷和环糊精改性壳聚糖水凝胶的制备与性能[D]. 杨力全.大连理工大学 2019
[3]改性石墨烯/聚吡咯复合材料对水中Cr（Ⅵ）及刚果红的吸附研究[D]. 方伟.华南理工大学 2018
[4]聚吡咯纳米球及聚吡咯复合导电聚合物的制备与性能研究[D]. 郑若时.清华大学 2012
[5]聚吡咯薄膜的电化学制备和性能研究[D]. 薛晓康.华中科技大学 2005
[6]化学氧化聚合法制备聚吡咯及其应用研究[D]. 陈泳.南京理工大学 2004
本文编号：3588401
【文章来源】：西安理工大学陕西省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
亚甲基蓝的分子结构
1.绪论3由于聚吡咯结构中具有大量含N基团，可以在离子交换和静电吸引的作用下去除水中污染物[21]。当使用酸或者碱处理聚吡咯时，其表面电荷会发生改变，而且这个过程中也伴随着掺杂剂离子的掺杂。由于其质子化与去质子化过程是可逆的，经过酸或碱处理后所吸附的污染物可以进行解吸，所以聚吡咯具有良好的循环使用性能。由于其具有合成简便，易于回收等诸多特点，聚吡咯被认为是一种性能优良的吸附剂[22]。图1-2PPy的分子结构Fig.1-2ThemoleculestructureofPPy聚吡咯的合成机理是，一个吡咯分子被氧化，得到易于反应的阳离子自由基，接着阳离子自由基可以与另一阳离子自由基结合，生成了二聚吡咯自由基，再经过耦合反应，形成了二聚吡咯，遵循相同的步骤，最终得到了聚吡咯[23]。
西安理工大学硕士学位论文4图1-3聚吡咯聚合机理Fig.1-3Polymerizationmechanismofpolypyrrole1.3.2掺杂机理未经掺杂的聚吡咯导电性不够理想，导致其对于染料的吸附性能很差，只有通过掺杂过程才能提高它的导电性，进而提高吸附性能。掺杂也就是从聚合物链中移除电子或插入电子的过程。掺杂机理主要分为两类，电荷转移机理和质子酸掺杂[24]。1.3.2.1电荷转移机理具有氧化性的掺杂剂(I2，FeCl3，H2O2，Br2)，对聚吡咯的掺杂主要是依靠电荷转移机理进行。聚吡咯分子链给出电子，掺杂剂结合聚吡咯给出的电子而转变为阴离子，随后带负电的掺杂剂阴离子进入高分子链中，形成电中性的聚吡咯。图1-4氧化还原掺杂Fig.1-4Redoxdopingstructure1.3.2.2质子酸掺杂机理对于质子酸作为聚吡咯掺杂剂时，高分子链与掺杂剂这两者并无电子的转移，掺杂剂的质子附加于吡咯环上的β－C上，其带有的正电荷在共轭链中延展开来，并伴随着带负电的掺杂剂阴离子进入高分子链中，完成掺杂[25]。图1-5质子酸掺杂Fig.1-5Protonicaciddopingstructure1.4聚吡咯的制备聚吡咯的主要合成方法有两种，化学氧化法和电化学法，化学氧化法制得的主要为聚吡咯颗粒，而电化学法制得的主要为聚吡咯薄膜。1.4.1化学氧化法化学氧化法是在制备过程中加入氧化剂与掺杂剂，并于冰浴的条件下单体聚合得到了聚吡咯，并且同时完成了掺杂过程。常用的氧化剂有FeC13，H2O2，K2Cr2O7，KIO3，
【参考文献】：
期刊论文
[1]不同酸掺杂聚吡咯对酸性红G的吸附性能[J]. 张瑜,苏翔,周远涛,李晶晶,冯江涛,延卫. 化工进展. 2014(09)
[2]聚吡咯/环糊精准聚轮烷分子导线材料的合成[J]. 吴唯,陈玉洁,浦伟光,陈军,王茹. 高分子材料科学与工程. 2011(01)
[3]掺杂剂存在对聚吡咯性能和微观形貌的影响评述[J]. 冯江涛,延卫,常青,李晶晶. 化工进展. 2010(06)
[4]导电高分子材料聚吡咯的研究进展[J]. 周媛媛,余旻,李松. 化学推进剂与高分子材料. 2008(01)
[5]导电聚吡咯的研究[J]. 李永舫. 高分子通报. 2005(04)
[6]导电聚合物的电化学制备和电化学性质研究——中国科学院有机固体重点实验室导电聚合物电化学研究工作简介（I）[J]. 李永舫. 电化学. 2004(04)
博士论文
[1]聚吡咯/无机颗粒复合膜层的电化学合成与防腐机理研究[D]. 燕群.中国石油大学(华东) 2017
[2]聚吡咯及其复合材料的制备及性能研究[D]. 汪杰.中国科学技术大学 2017
[3]基于壳聚糖与海藻酸钠的改性聚合物的制备结构与性能研究[D]. 袁毅桦.华南理工大学 2012
硕士论文
[1]含离子聚丙烯酰胺/氧化石墨烯复合水凝胶的制备与应用研究[D]. 彭双双.华南理工大学 2019
[2]金刚烷和环糊精改性壳聚糖水凝胶的制备与性能[D]. 杨力全.大连理工大学 2019
[3]改性石墨烯/聚吡咯复合材料对水中Cr（Ⅵ）及刚果红的吸附研究[D]. 方伟.华南理工大学 2018
[4]聚吡咯纳米球及聚吡咯复合导电聚合物的制备与性能研究[D]. 郑若时.清华大学 2012
[5]聚吡咯薄膜的电化学制备和性能研究[D]. 薛晓康.华中科技大学 2005
[6]化学氧化聚合法制备聚吡咯及其应用研究[D]. 陈泳.南京理工大学 2004
本文编号：3588401
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