环三磷腈交联物和噁二唑交联物的制备及性能研究

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在当今社会,人类赖以生存的环境正日益被破坏殆尽,时下最受关注的热点便是针对环境污染的控制和治理。在这一问题上,涌现出了众多备受关注的环境污染治理技术,其中的光催化技术因其仅仅利用太阳光作为光源便可以达到净化目的,可谓是在资源利用和环境友好方面都处在最有利条件的一种污染治理方法。近年来虽然以二氧化钛为主的光催化剂是研究人员关注的焦点,但因其自身存在对可见光的响应度较低的问题,发展空间受到了极大的限制。于是另一研究方向上,具有更高可见光响应度的非金属光催化剂的研究热度正在逐渐上升。本文制备了两种新型的具有可见光响应的光催化剂。首先,以六氯环三磷腈为原料,对六个氯离子进行取代反应制备了两种中间产物,接着以六(4-四唑基苯氧基)环三磷腈和2,7-二酰氯-9-芴酮为反应物制备了三种不同的环三磷腈交联光催化剂(CTP-P12,CTP-P13,CTP-P16)。然后,以对苯二甲腈和叠氮化钠为反应物合成了对苯二四唑,再与均三苯甲酰氯进行交联反应,制备了没有磷腈环的噁二唑交联材料。并对通过红外、紫外、核磁、热重、粒径、比表面积等表征证明得到了目标产物。研究了三种环三磷腈交联物对水中有机染料的吸附性能以及光降解性能。首先选定亚甲基蓝和活性艳红作为目标分子,对三种材料的吸附性能分别进行了评价。然后,对三种环三磷腈交联物光催化剂的光降解性能也分别进行了评价。研究发现,在正电荷条件下,CTP-P12、CTP-P13和CTP-P16对亚甲基蓝的吸附量随着pH值的增加而增加,然而在pH大于11之后,吸附量无明显变化。在负电荷条件下,通过对活性艳红(X-3B)的吸附实验可以发现,吸附量随pH值的增加而减小,溶液为碱性时吸附量无变化,由此可知,产物对亚甲基蓝的吸附存在正负电荷的作用。对其吸附动力学进行研究探讨,发现CTP-P12、CTP-P13和CTP-P16都对准二级吸附动力学方程有较高的拟合程度。接着对三种材料的脱附情况进行了研究,脱附剂中15%的乙酸甲醇混合溶液对其脱附效果最好,并且在多次吸附-脱附后发现,两次以后吸附量一直保持在87.95 mg/g,说明环三磷腈交联物的有良好的再吸附能力。最后研究了环三磷腈交联物对水中亚甲基蓝的光降解效果。用CTP-P12、CTP-P13和CTP-P16降解相同浓度的亚甲基蓝,发现在降解12小时后,都达到降解平衡,且最后的光降解率分别为99.41%、98.90%和97.05%。均表现出了良好的光降解性能。研究了噁二唑交联物对水中有机染料的吸附性能及光降解性能。首先以亚甲基蓝和活性艳红为目标分子,对产物的吸附性能进行了评价(pH值的影响、吸附速度、吸附动力学、脱附效果、多次脱附次数等)。然后,对噁二唑交联光催化剂的光降解性能进行了评价。和环三磷腈交联物一样,噁二唑交联物吸附的主要动力来自于正负电荷之间的作用,而且其明显随pH值的变化而变化,变化趋势为,随着pH值的升高,吸附量变大,在pH>11之后不再变化。同时,噁二唑交联物对有机染料的吸附活动符合准二级吸附动力学,且可以进行多次脱附。研究了噁二唑交联物对水中亚甲基蓝有光降解效果。研究发现在降解12小时后达到降解平衡,且最后的光降解率为92.35%。与CTP-P12、CTP-P13和CTP-P16相比,从降解时间和降解率两个方面来看,环三磷腈交联物比噁二唑交联物表现出了较好的光降解性能。
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