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传统的水相合成法通常存在着如下弊端:无定形沉淀的产生,pH值的调控,金属盐在水相中容易水解,由于体系中掩蔽剂、聚合物、胶束等的加入而引入杂质等,而这些弊端在非水体系中都能够得到有效解决。在众多的非水体系合成路径中,苯甲醇已经被作为溶剂合成了多种纳米级的二元金属氧化物、钙钛矿、复合物等。但是在这些以苯甲醇作为溶剂的合成中,通常选用的是价格很昂贵的金属乙酰丙酮盐和醇盐作为前驱体,而且反应时间持续数天。本论文以金属硝酸盐作为前躯体,苯甲醇作为溶剂,在温和条件下通过一步合成就得到了纳米结构的金属氧化物,大大降低了纳米结构材料的制备成本。
环境污染是人类现在所面临的共同问题。近年来,逐渐兴起的利用纳米结构金属氧化物材料的吸附性能和催化性能处理废水,为我们提供了一种治理环境污染的理想方法。本论文具体的研究内容分为以下两个方面:
1.在低温的苯甲醇体系中制备出了分等级的CeO2纳米晶微球,对所得样品进行了XRD,SEM,TEM,HRTEM以及BET表征。分别以模拟污水中无机污染物铬(Ⅵ)和有机污染物罗丹明B为目标污染物,测试合成出的CeO2纳米晶微球的吸附和污水治理效果。实验结果发现,该吸附剂能有效去除污水中的铬(Ⅵ)和罗丹明B。根据实验结果,我们还提出了可能的吸附机理。
2.进一步利用微波辅助苯甲醇体系一步合成了纳米Cu2O,ZnO,CeO2和Co3O4粉体。这种合成方法能够将反应时间缩短至15分钟。我们对所得样品进行了XRD,SEM和TEM表征。为了测试这些微波辅助制备的纳米结构过渡金属氧化物的环境催化性能,我们用聚四氟乙烯作为粘结剂将Cu2O纳米晶和多壁碳纳米管粘合在一起构成复合电极Cu2O/CNTs/PTFE,并通过XRD、SEM和EDX对该复合电极进行了表征,发现基于此复合电极作为阴极的新型电-Fenton体系能够有效地降解污水中罗丹明B。我们仔细地考察了基于Cu2O/CNTs/PTFE复合阴电极电-Fenton体系中影响罗丹明B降解效率的一些因素,考察了电极的稳定性和可重复利用性,并对实验的机理进行了简单的推测。