硫化鋅納米管基材料的設(shè)計合成及其吸附性能研究.pdf

1、人們發(fā)現(xiàn)大部分飲用水中含有多種毒素和致病微生物，它們主要來自未經(jīng)處理的工業(yè)廢水。因此，治理污水刻不容緩。在各種污染物中，有機染料是目前水污染的主要污染物。吸附技術(shù)憑借其靈活性及高效性成為一種很有前途的能有效去除有機染料的方法。作為吸附的核心技術(shù)，能夠用來去除水中有機染料的吸附劑有很多。但是，因為染料種類頗多，一種特定的吸附劑不可能去除所有類型的染料。因此，開發(fā)一種能夠既能夠簡易合成，又能對某些染料有高效去除效率和良好選擇性的吸附劑對實際

2、應(yīng)用具有重要意義。作為一種無毒、環(huán)保材料，ZnS納米材料在光催化降解有機染料方面用的比較多?？墒怯米饔袡C染料吸附處理方面的并不多，僅有少數(shù)報道提到用硫化鋅基活性炭、過渡金屬摻雜的硫化鋅基活性炭、硫化鋅基納米纖維等作為有機染料吸附劑。然而，并沒有有人研究硫化鋅納米管在這方面的運用。眾所周知，空心納米管通常有很大的比表面積，這可能為染料分子的吸附提供更多的活性位點。因此，預(yù)測硫化鋅納米管會是一種很好的吸附劑。但是，硫化鋅納米管的制備過程大多

3、數(shù)需要經(jīng)過添加表面活性劑、高溫、高壓等特殊過程，這可能是導(dǎo)致硫化鋅納米管在吸附處理有機染料方面應(yīng)用很少的主要原因。因此，研發(fā)一種合成方法簡單、吸附效率高且具有良好選擇性的硫化鋅納米管吸附劑對實際應(yīng)用具有重要意義。基于以上研究背景，我們以硫化鋅納米管為研究對象，在其制備方法及吸附性能等方面進行了深入探索。本論文主要研究內(nèi)容如下:
　　第二章，創(chuàng)新性地提出了一種簡單有效的合成硫化鋅納米管的方法:在室溫下只使用三種原料(Zn(CH3CO

4、O)2，NaHCO3和Na2S），通過兩步合成路線成功合成硫化鋅納米管。整個合成路線經(jīng)濟環(huán)保，不需要任何煅燒步驟，沒有添加任何的表面活性劑，更沒有額外的模板輔助。這一產(chǎn)品主要用于廢水中有機染料的吸附處理。吸附實驗表明，其對帶NH2/NH-官能團的陰離子染料顯示出高效的選擇性，以CR為例，其最大吸附量可高達724.6 mg g-1，高于許多文獻中報道的復(fù)合材料對CR的吸附。這主要是由于硫化鋅納米管表面的硫缺陷吸附了很多水分子，使得納米管與

5、染料分子的NH2/NH-官能團之間存在氫鍵和靜電吸附的協(xié)同效應(yīng)。因此，本項研究提供了一種很有前景的水處理或從染料混合物中選擇性分離帶-NH2/-NH-基團陰離子染料的吸附劑。也為后續(xù)設(shè)計一種通過調(diào)控表面缺陷達到對某些有機染料選擇性吸附的硫化鋅納米結(jié)構(gòu)提供重要的線索。
　　第三章，提出了一種室溫合成ZnS納米管/CdS空心球納米復(fù)合材料的新方法。只使用四種低成本的原材料(Zn(CH3COO)2、 Na2CO3、Cd(CH3COO)2

6、和Na2S）。首先，通過兩步直接沉淀過程，便成功合成了棒/CdCO3復(fù)合物前驅(qū)，然后通過簡單的離子交換反應(yīng)一步合成出目標產(chǎn)物ZnS納米管/CdS空心球復(fù)合材料。整個實驗過程都是在常溫下進行的，對合成設(shè)備要求很低。我們將這一復(fù)合材料用做有機染料吸附劑。吸附實驗表明，ZnS/CdS復(fù)合材料對帶NH2/NH-的陰離子染料的選擇吸附性遠遠高于ZnS納米管。此外，ZnS/CdS復(fù)合材料對CR的最大吸附量可高達950 mg g-1。因此，本工作開創(chuàng)