碳纳米管对mn2+吸附性能的研究

《碳纳米管对mn2+吸附性能的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、碳纳米管对Mn2+吸附性能的研究李善评甄博如栾富波张鉴达（山东大学环境科学与工程学院，山东济南250100）摘要：本文采用纯化的碳纳米管进行Mn2+的吸附实验，并探讨可能的吸附机理。结果表明：纯化了的碳纳米管对Mn2+的吸附性能优于原始的碳纳米管，比较适合用Freundlich方程描述，这为碳纳米管在金属离子吸附方面的研究提供了基础数据。关键词：碳纳米管；Mn2+；纯化StudyonadsorptionpropertyofMn2+ontocarbonnanotubesLiShanpingZhenBoruLuanFuboZh

2、anJianda(CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,ShandongUniversity,ShandongJinan250100)Abstract:TheadsorptionofMn2+ontopurifiedcarbonnanotubeshasbeenstudied,andwediscussedtheconceivablemechanism.TheresultsindicatedthattheadsorptionofMn2+ontopurifiedcarbonnano

3、tubeswasbetterthanontorawcarbonnanotubes,theadsorptionprocesscouldbewellmodeledbyisothermicequationFreundlich.Itprovidesbasicdataforstudyonadsorptionofmetallicionsontocarbonnanotubes.Keywords:carbonnanotubes;Mn2+;purification锰是一种重要的化学元素，广泛应用于农业、冶金等行业，但人和其它动物长期接触或大

4、量摄取，就会引起锰中毒。随着国家对环保的重视和限制有毒物质的排放法规的实施，如何消除排放于自然界中的锰成为全社会关注的大问题。碳纳米管[1]（CNT）是一种新型材料，具有中空的层状结构、大的比表面积、良好的化学稳定性和热的稳定性等优点，它在作为吸附材料和载体材料在储氢、污水处理和化学催化等方面具有广阔的应用前景。碳纳米管在金属离子吸附[3-6]等方面的研究刚刚起步，但正在迅速发展，逐步成为吸附领域的研究热点。1实验部分1.1试剂与仪器UnicoUV-2102PC型紫外可见分光光度计；CHA-S气浴恒温振荡器；ASAP200

5、0比表面积测试仪；JEOL-200CX透射电子显微镜（TEM）；Sp3-100型红外光谱仪；TESTO-pH值测量仪。碳纳米管(清华大学提供)；锰标准溶液；二次蒸馏水。1.2碳纳米管的纯化取碳纳米管10.0g放入200ml氢氟酸中浸泡24h，去除催化剂载体，然后将其放入200ml浓硝酸中，在140ºC下煮沸1h。冷却至室温后用核孔膜（孔径为2～4µm）真空过滤并反复洗涤至滤液pH=7为止。然后将经上述氧化处理的碳纳米管放入干燥炉中，100ºC下干燥8h，冷却至室温，研细备用。1.3特性表征采用JEOL-200CX透射电子显

6、微镜观察纯化前后碳纳米管的结构，用Sp3-100型红外光谱仪测定纯化前后碳纳米管的表面官能团，同时用ASAP2000比表面积测试仪测定纯化前后碳纳米管的比表面积、孔径。1.4实验分别称取0.1g原始的和纯化的碳纳米管样品，加入到250ml锥形瓶中，并分别加入4mg/L、6mg/L、8mg/L、10mg/L、12mg/L、14mg/L、16mg/L的锰标准使用液50ml。充分混合后，恒温振荡6h，过滤后采用原子吸收法测定溶液中Mn2+浓度，其吸附量：—吸附前和平衡时Mn2+的浓度，mg/L；W—碳纳米管的质量，g。2结果与讨

7、论2.1碳纳米管的分析表征图1碳纳米管的TEM照片（a）原始碳纳米管，（b）纯化的碳纳米管由图可知，纯化前后碳纳米管的平均直径为20nm，内径大约为8nm，其中空结构比较明显。原始碳纳米管管子较长，一般长度为几百纳米到几十微米，两端大多是封闭的，分散性差，且缠绕在一起，造成碳纳米管表面被覆盖，降低了碳纳米管的比表面积（图1a箭头所示）。纯化后的碳纳米管管长变短，两端的端帽被打开（图1b箭头所示），这是因为在纯化过程中，一方面氧化掉了无定形炭、碳纳米颗粒等杂质，另一方面碳纳米管的弯曲处和端帽处存在拓扑类缺陷（五元环、七元环）

8、，硝酸氧化很容易使这些缺陷被刻蚀，因而使碳纳米管变短，端帽也被打开。纯化的碳纳米管的比表面积和孔体积分别为154m2/g和0.58cm3/g，均大于原始碳纳米管的122m2/g和0.28cm3/g。由图2可知，纯化的碳纳米管引入了各种含氧官能团，如羟基（-OH）、羰基（>C=O）和羧基（-COOH）等。