不同维度碳材料的功能改性及其对pb2+的吸附研究

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1、不同维度碳材料的功能改性及其对Pb2+的吸附研究FunctionalModificationofDifferentDimensionalityCarbonMaterialsandtheAdsorptionStudyofPb2+学科专业：化学研究生：王楠指导教师：马骁飞副教授天津大学理学院二零一七年五月独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其它人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说

2、明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月日摘要随着现代工业的迅猛进步，重金属污染现象愈发严重。重金属离子的污染不仅会对环境造成严重的污染，同时也会对动物及人类健康造成伤害，因此，制备出能够处理重金属离子的吸附剂有着很重要的意义

3、。本文以铅离子为例，制备出了对铅离子有很好吸附性能的吸附剂。首先，本论文选取了三种不同维度的碳材料：高温水热碳化法制备得到的零维的碳球（CarbonSpheres,CS）、Hummers氧化法制备得到的一维氧化碳纳米管（OCNT）和二维的氧化石墨（GO）。利用这些碳材料中所含有的含氧官能团与二硫化碳反应，反应生成黄原酸酯基团，这一基团可以和Pb2+之间形成螯合作用达到对Pb2+的吸附，因此通过这样的改性方式可以提高材料的吸附能力。经过碳材料和不同含量的二硫化碳反应取得的相应的改性碳材料（CCS、COCNT、CGO），再将材料应用于对金属铅离子进行吸附探索，吸附试验表明，CCS-0.1，C

4、OCNT-0.2和CGO-0.05三种吸附剂最大吸附量分别为250.0mg/g、357.1mg/g和500.0mg/g。吸附过程符合准二级动力学方程和Langmuir等温吸附曲线。其次，当吸附剂应用于实际生产生活中时，还需要考虑到吸附剂的回收问题，因此本论文对碳球（CSs）进行了磁性化处理，再将其进行相同的二硫化碳改性处理得到了磁性碳球（CCSs/Fe2+3O4），将其应用于Pb的吸附，由于碳球具有了磁性，因此在完成吸附之后，可以用强力磁铁可以很方便的进行吸附剂的回收，解决了吸附剂回收难的问题，并且该磁性材料仍然具有较高的铅离子吸附量，实验表明，该吸附剂的最大吸附量可以到达227.3mg

5、/g。最后，为了实现对铅离子的连续吸附，本论文还设计了一种碳球嵌插氧化石墨的凝胶材料（CCSs/CGOs），这种材料不仅可以实现对铅离子的连续吸附，同时由于其特殊的凝胶结构，使其方便回收，从而进一步的优化了吸附剂的性能。关键词：碳球，氧化石墨，碳纳米管，化学改性，吸附ABSTRACTWiththerapiddevelopmentofmodernindustry,heavymetalionspollutionhasbeenbecomingmoreandmoreseriously.Heavymetalionspollutioncannotonlycausetheseriouspollutio

6、ntotheenvironment,butalsobeharmfultothehealthofanimalsandhumanbeings,Therefore,Itisimportanttopreparedsomekindsofadsorbentstoadsorbtheheavymetalions.Inthispaper,choosingtheleadionasanexample,someadsorbentswithgoodpropertieshavebeenpreparedtoachievetheadsorptionofPb2+.Firstly,inthiswork,choosingth

7、reediffferentDimensionalityCarbonMaterials:Carbonspheres(CSs)asakindofzerodimensioncarbonmaterialwerepreparedwithhydrothermalmethod.Carbonnanotube(CNT)asakindofone-dimensionalcarbonmaterialandrapheneoxides(GOs)astwo-di