磁性多孔碳载feooh复合材料的制备及性能研究【字数：10422】
摘 要本课题以NaCl为模板，蛋清蛋白质和硝酸镍分别作为C源和Ni源，采用喷雾干燥的方法制备了多孔碳材料，在此基础上利用油浴在多孔碳的多孔结构中沉积了FeOOH。分别利用XRD,SEM,TEM对材料的结构物相组成，形貌以及微观结构进行了表征，结果表明，复合材料中的磁性多孔碳呈3D蜂窝状多孔网络结构，在磁性多孔碳基体上，附载的FeOOH呈现棒状结构，其长度约为100 nm，宽度为10 nm。复合结构中的多孔碳可以提供较大的比表面积，附载的FeOOH可以为染料污染物提供更多的活性位点，而磁性纳米Ni颗粒可以实现吸附剂的快速磁性回收，因此，可以将其用于染料污染物的吸附处理。本实验系统的研究了不同时间，不同浓度，不同温度条件下吸附剂对刚果红的吸附特性，结果表明，在35℃下，吸附时间为60 min时吸附量最大，达到110 mg g-1，刚果红去除率达到65%。
目 录
1.前言 1
1.1 课题研究的基础、现状和趋势 1
1.2磁性多孔碳载材料的发展 1
1.2.1多孔碳材料概述 1
1.2.2多孔碳材料的发展现状 1
1.2.3 多孔碳吸附的基本原理 2
1.2.4多孔碳材料的分类 3
1.2.5多孔碳的优点 5
1.3FeOOH概述及多孔碳载FeOOH 5
1.4课题的选择和意义 5
2.实验部分 7
2.1仪器与试剂 7
2.2磁性多孔碳载FeOOH复合材料的制备研究 8
2.2.1Ni/C复合粉体的制备 8
2.2.2 磁性多孔碳载FeOOH复合材料的制备 8
2.3实验吸附性能测试过程 8
3结果与讨论 10
3.1 结构与形貌表征 10
3.1.1X射线衍射 10
3.1.2扫描电子显微镜 10
3.1.3透射电子显微镜 11
3.2吸附性能分析 12
3.2.1吸附质浓度对吸附性能的影响 12
3.2.2温度对样品吸附性能的影响 13
4. 结论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
15
参考文献 16
致谢 18 前言
1.1课题研究的基础、现状与趋势
20世纪下半个世纪至今，在世界范围内发生率许多因重金属离子造成的环境污染事故，这些突发性事件不仅造成了巨大的经济损失，而且给社会、环境、人类健康带来了巨大的灾难。因此对这些泄露的危险化学品和其废水的处理引起了各国的高度重视。其中，利用多孔碳载材料[1]的优异的吸附性能处理工业废水应用广泛，多孔碳材料的孔结构发达，具有大的比表面积，因此具有优异的吸附性能。多孔碳载材料[2]不仅对水中溶解的有机物，如酚类、苯类化合物、石油及其产品具有较强的吸附能力，对印染、电镀、冶金、制革等行业的废水中的重金属离子也具有很强的吸附能力。这些结果表明，多孔碳材料在处理因工业废水引发的环境污染方面具有巨大的潜力和诱人的前景。
1.2多孔碳载材料的发展
1.2.1多孔碳材料概述
多孔碳材料指的是具有不同孔结构的碳元素材料[3]，其孔径大小具有和相当于分子大小的纳米级超细微孔直到适于微生物增殖及活动的微米级大孔。多孔碳材料[4]具有耐高温、耐酸碱、导热、导电、传热等一系列特点。多种形态的活性炭是这类材料的典型例子，它们在气体和液体的精制、分离以及水处理和空气净化等方面已得到广泛的应用。一般来说，有机高分子聚合物，各种煤和其衍生物，以及天然高分子化合物都可以都可以用来制备多孔碳，多孔碳由于其来源丰富，结构易控制而备受关注，目前各行各业使用的多孔碳材料中几乎全都是是以高分子作为来源来制备的。
1.2.2 多孔碳材料的发展现状
重金属离子的污染是复杂的持久性 ，大自然无法自然降解重金属及其化合物，被水中的藻类、鱼、贝及各种生物体吸收，这些物质很难被消化和分解，另外这类生物被人吃入腹中，就会和人体内的酶和蛋白质发生各种化学和各种生物反应，使蛋白质发生变异，引起健忘，头痛等不良反应，对我们的身心健康造成极大的伤害，因此如何解决重金属的污染已是燃眉之急，去除重金属离子的方法有很多种，吸附法，离子交换法，膜分离法，化学沉淀法，生物方法物理化学和生物化学方法等，而其中巧妙利用多孔碳[5]吸附是最为高效的处理重金属离子废水的方法，多孔碳吸附治理废水的优势极为的明显，因为其操作简单，经济，可再生，选择性好等优点。多孔碳载材料能够有效去除水中的各种重金属离子，如汞离子、镉离子、铜离子、镍离子、六价铬离子等，其中多孔碳中的活性炭因为高的比表面积，高的孔隙度和容易获得等优点已经被广泛用来处理污水中的重金属离子，但是，活性炭其有气不足的地方，因为活性炭大多以木材和木屑来制备的，对环境造成了一定的破坏，所以很多科研工作者都在绞尽脑汁研究对环境更友好的技术来替代它或者更经济的吸附剂来治理水污染。
1.2.3多孔碳吸附的基本原理
多孔碳的吸附[6]一般分为两种，物理吸附和化学吸附，物理吸附就是单一的物理变化，其发生在多孔碳分离两种杂质的过程中，通过多孔碳的微观结构可以看出其内部是由很多孔洞的，这些孔洞提供了大量的表面积，这些杂志很容易贝喜福到这些孔洞中，另外由于分子间存在相互吸引力，而多孔碳孔壁上又存在有大量分子因此产生强大的吸引力，那些需要被去除的颗粒就会被吸收到孔径中去。同时要注意的是，只有小于多孔碳孔径的杂质分子才会被吸引，而粒子的尺寸是大相径庭的，因此寻找不同的材料来制备不同孔径的多孔碳来去除各种杂志也是目前的研究方向。
除了物理吸附外，多孔碳的吸附[7]中也发生化学反应，化学吸附就是复杂多变的了，和组成多孔碳的材料本身就有关系了，多孔碳的表面具有功能团式的氢和氧，化学吸附的原理就是这些氢和氧的。氧化物以及络合物与杂质反应而团聚。
吸附原理和评价方法，以及经典的吸附理论：
Hnery方程：Pg=Hx
Freundlich方程：a=kp1/n
单分子层吸附理论即Langmuir方程：q=kpqm/(1=kp)
着重介绍(Freundlich)吸附等温式：参数K主要和吸附剂对吸附质的吸附容量有关，而1/n是吸附力的函数;对于确定的Ce和1/n,?K值越大吸附容量qe越大;对于确定的K和Ce，l/n值越小吸附作用越强;当1/n值很小时，吸附容量几乎与Ce无关，吸附等温线逼近水平线;若l/n值大，则吸附作用力弱，qe随着Ce的微小改变而产生明显的改变;吸附常数K以及l/n可以通过实验确定。
目 录
1.前言 1
1.1 课题研究的基础、现状和趋势 1
1.2磁性多孔碳载材料的发展 1
1.2.1多孔碳材料概述 1
1.2.2多孔碳材料的发展现状 1
1.2.3 多孔碳吸附的基本原理 2
1.2.4多孔碳材料的分类 3
1.2.5多孔碳的优点 5
1.3FeOOH概述及多孔碳载FeOOH 5
1.4课题的选择和意义 5
2.实验部分 7
2.1仪器与试剂 7
2.2磁性多孔碳载FeOOH复合材料的制备研究 8
2.2.1Ni/C复合粉体的制备 8
2.2.2 磁性多孔碳载FeOOH复合材料的制备 8
2.3实验吸附性能测试过程 8
3结果与讨论 10
3.1 结构与形貌表征 10
3.1.1X射线衍射 10
3.1.2扫描电子显微镜 10
3.1.3透射电子显微镜 11
3.2吸附性能分析 12
3.2.1吸附质浓度对吸附性能的影响 12
3.2.2温度对样品吸附性能的影响 13
4. 结论 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
15
参考文献 16
致谢 18 前言
1.1课题研究的基础、现状与趋势
20世纪下半个世纪至今，在世界范围内发生率许多因重金属离子造成的环境污染事故，这些突发性事件不仅造成了巨大的经济损失，而且给社会、环境、人类健康带来了巨大的灾难。因此对这些泄露的危险化学品和其废水的处理引起了各国的高度重视。其中，利用多孔碳载材料[1]的优异的吸附性能处理工业废水应用广泛，多孔碳材料的孔结构发达，具有大的比表面积，因此具有优异的吸附性能。多孔碳载材料[2]不仅对水中溶解的有机物，如酚类、苯类化合物、石油及其产品具有较强的吸附能力，对印染、电镀、冶金、制革等行业的废水中的重金属离子也具有很强的吸附能力。这些结果表明，多孔碳材料在处理因工业废水引发的环境污染方面具有巨大的潜力和诱人的前景。
1.2多孔碳载材料的发展
1.2.1多孔碳材料概述
多孔碳材料指的是具有不同孔结构的碳元素材料[3]，其孔径大小具有和相当于分子大小的纳米级超细微孔直到适于微生物增殖及活动的微米级大孔。多孔碳材料[4]具有耐高温、耐酸碱、导热、导电、传热等一系列特点。多种形态的活性炭是这类材料的典型例子，它们在气体和液体的精制、分离以及水处理和空气净化等方面已得到广泛的应用。一般来说，有机高分子聚合物，各种煤和其衍生物，以及天然高分子化合物都可以都可以用来制备多孔碳，多孔碳由于其来源丰富，结构易控制而备受关注，目前各行各业使用的多孔碳材料中几乎全都是是以高分子作为来源来制备的。
1.2.2 多孔碳材料的发展现状
重金属离子的污染是复杂的持久性 ，大自然无法自然降解重金属及其化合物，被水中的藻类、鱼、贝及各种生物体吸收，这些物质很难被消化和分解，另外这类生物被人吃入腹中，就会和人体内的酶和蛋白质发生各种化学和各种生物反应，使蛋白质发生变异，引起健忘，头痛等不良反应，对我们的身心健康造成极大的伤害，因此如何解决重金属的污染已是燃眉之急，去除重金属离子的方法有很多种，吸附法，离子交换法，膜分离法，化学沉淀法，生物方法物理化学和生物化学方法等，而其中巧妙利用多孔碳[5]吸附是最为高效的处理重金属离子废水的方法，多孔碳吸附治理废水的优势极为的明显，因为其操作简单，经济，可再生，选择性好等优点。多孔碳载材料能够有效去除水中的各种重金属离子，如汞离子、镉离子、铜离子、镍离子、六价铬离子等，其中多孔碳中的活性炭因为高的比表面积，高的孔隙度和容易获得等优点已经被广泛用来处理污水中的重金属离子，但是，活性炭其有气不足的地方，因为活性炭大多以木材和木屑来制备的，对环境造成了一定的破坏，所以很多科研工作者都在绞尽脑汁研究对环境更友好的技术来替代它或者更经济的吸附剂来治理水污染。
1.2.3多孔碳吸附的基本原理
多孔碳的吸附[6]一般分为两种，物理吸附和化学吸附，物理吸附就是单一的物理变化，其发生在多孔碳分离两种杂质的过程中，通过多孔碳的微观结构可以看出其内部是由很多孔洞的，这些孔洞提供了大量的表面积，这些杂志很容易贝喜福到这些孔洞中，另外由于分子间存在相互吸引力，而多孔碳孔壁上又存在有大量分子因此产生强大的吸引力，那些需要被去除的颗粒就会被吸收到孔径中去。同时要注意的是，只有小于多孔碳孔径的杂质分子才会被吸引，而粒子的尺寸是大相径庭的，因此寻找不同的材料来制备不同孔径的多孔碳来去除各种杂志也是目前的研究方向。
除了物理吸附外，多孔碳的吸附[7]中也发生化学反应，化学吸附就是复杂多变的了，和组成多孔碳的材料本身就有关系了，多孔碳的表面具有功能团式的氢和氧，化学吸附的原理就是这些氢和氧的。氧化物以及络合物与杂质反应而团聚。
吸附原理和评价方法，以及经典的吸附理论：
Hnery方程：Pg=Hx
Freundlich方程：a=kp1/n
单分子层吸附理论即Langmuir方程：q=kpqm/(1=kp)
着重介绍(Freundlich)吸附等温式：参数K主要和吸附剂对吸附质的吸附容量有关，而1/n是吸附力的函数;对于确定的Ce和1/n,?K值越大吸附容量qe越大;对于确定的K和Ce，l/n值越小吸附作用越强;当1/n值很小时，吸附容量几乎与Ce无关，吸附等温线逼近水平线;若l/n值大，则吸附作用力弱，qe随着Ce的微小改变而产生明显的改变;吸附常数K以及l/n可以通过实验确定。
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