金属氧化物微纳米结构材料制备及其在水处理中的应用研究.pdf

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1、中国科学技术大学博士学位论又金属氧化物微纳米结构材料制备及其在水处理中的应用研究作者姓名：学科专业：导师姓名：完成时间：张永兴无机化学刘锦淮研究员、黄行九研究员二O一二年五月UniversityofScienceandTechnologyofChinaAdissertationfordoctor’SdegreeSynthesisofMicro／NanoStrUCtUredMetalOxideMaterialsandTheirApplicationinwatertreatmentAuthor’SName：YongxingZhang一Speciality：InorganicChemistr

2、ySupervisor：Prof．JinhuaiLiuandXingjiuHuangFinishedTime：May，2012中国科学技术大学学位论文原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研究工作所取得的成果。除已特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含任何他人已经发表或撰写过的研究成果。与我一同工作的同志对本研究所做的贡献均已在论文中作了明确的说明。作者签名：签字只期：中国科学技术大学学位论文授权使用声明作为申请学位的条件之一，学位论文著作权拥有者授权中国科学技术大学拥有学位论文的部分使用权，即：学校有权按有关规定向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许

3、论文被查阅和借阅，可以将学位论文编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。本人提交的电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。保密的学位论文在解密后也遵守此规定。口公开口保密(年)作者签名：签字日期：导师签名：签字日期：姿讳～、盈弹摘要金属氧化物材料在水污染处理方面的应用近年来显现出尤为重要的发展前景，而这主要原因在于金属氧化物材料在水污染处理方面有着其独特的优势。这些独特的优势主要表面在以下几个方面：1)较低的成本——低成本的吸附／光催化剂材料可以有低成本的原料或通过较为简单的合成方法路线而得到；2)材料具有较高的机械强度，而且材料本身不易溶解在水中，

4、进而对环境造成二次污染；3)对目标污染物具有较高的吸附容量和快速吸附或催化降解能力。随着纳米技术的不断发展，具有微纳米结构的金属氧化物材料更能体现出上述优点。微纳米结构金属氧化物材料的微米尺寸结构可以提供足够的机械强度，避免了材料被磨损和消耗；而纳米结构的特点使得这些材料具有较高的比表面积，并且大大增加材料对重金属离子或有机微污染物的吸附活性位点；另外，还有一个最重要的特点在于具有纳米结构的水处理材料对微污染物具有较快的质量传速过程，实现快速吸附或降解释放在环境中的有毒有害的污染物质。本论文主要集中在合成具有一定新颖结构的金属氧化物微纳米结构材料，并且进一步研究了其在水处理方面的应用，

5、主要内容及创新点如下：一、通过使用一种简单有效的方法合成了具有一定新颖结构的蛋形水母状y-A100H(Boehmite)@si02／Fe304多孔磁性微纳米球材料，这种材料不仅拥有较高的比表面积，还具有大量的孔通道结构。在常温下，这种材料具有优异的磁性特征，这方面的特点为在实际应用中实现简单、快速回收这种材料提供了很好的条件。结合材料的本身特点，研究了样品材料对水污染环境中二价重金属Pb(II)离子的吸附能力。研究结果发现，这种材料对二价重金属Pb(II)离子有较高的吸附容量(最大吸附容量为214．59mgg-i)和较高的去除效率(Pb(II)的初始浓度低予100mgg-1时去除效率几

6、乎为100％)。以上述所述极其优异的性能表明，在去除水环境污染物中的重金属离子方面，这种具有新颖结构的金属氧化物复合材料可以作为高效、快速分离的吸附剂材料。二、首次以去离子水为溶剂，偏铝酸钠为原料，尿素为沉淀剂，聚丙烯酸钠为表面活性剂，合成了具有单分散、均一性、花状微纳米分级结构的T—AIOOH。这种制备方法不仅简单，而且实验试剂无毒、生产成本较低。通过研究样品材料的形成过程，推测了其形成机理是通过自主装而形成的这种结构形貌的。所得到的样品材料的比表面积可以达到145．5m2g～，并且具有较高的孔体积和较大的孔径尺寸分布。通过研究其对重金属离子Pb(II)5fHHg(II)的吸附作用，

7、发现其对这两种重金属离子的吸附动力学响应非常迅速，在仅仅5分钟的时间内，就可以实摘要现对重金属离子Pb(II)茅HHg(II)的去除效率达到99％的效果；另外，这种样品材料对这两种重金属离子的最大吸附容量可以分另0达到124．22mgg。和131．23mgg一。以上这些优异的性能可以充分说明所制备的这种样品材料是水污染处理所需要的理想材料。三、通过使用一种简单、绿色以及高效的方法合成了金属Ag纳米颗粒修饰Fe304@Ti02磁性微纳米球光催化剂