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近年来,碳纳米复合材料以其突出的性能被广泛应用于催化剂,磁性材料,锂离子电池,化学传感器,吸附剂等多个领域。如何设计并获得具有组成、形貌可控、高性能的碳纳米复合材料成为材料科学领域的研究热点。本论文以简单的有机阴离子插层层状金属氢氧化物(LDHs)为前体,通过调控前体组成、形貌及制备条件,经一步固态热解合成了一系列结构均匀,组成、形貌可控的CNTs/M/Al2O3(M=Co, Ni)、 CNTs/Mg(Al)O、六方片状C/Mg(Al)O纳米复合材料,并研究了其对废水中有机染料及重金属离子的吸附性能,并进一步探索了其吸附机理。本论文的主要研究内容如下：1. CNTs/M/Al2O3(M=Co, Ni)纳米复合材料的制备及其吸附性能研究：采用共沉淀法分别合成了水杨酸根(sal)插层的CoAl-sal LDHs及NiAl-sal LDHs,并以之为前驱体经一步固态热解成功制备出大量结构均匀的CNTs/M/Al2O3(M=Co, Ni)纳米复合材料,并研究了焙烧时间、焙烧温度对产物形貌、尺寸的影响。机理研究表明,水杨酸根分解产生的碳中间体通过自组装过程在样品表面形成高纯度的CNTs,金属M(M=Co, Ni)则与部分碳中间体形成包覆结构,均匀分散在Al2O3基底中。进一步的FT-IR及XPS表征发现,该CNTs材料表面带有大量-OH和-COOM (M=Co/Ni, Al)功能基团,进而使其对染料刚果红、伊文思蓝及重金属离子Pb2+Cd2+均表现出优异的吸附性能。2. CNTs/Mg(Al)O纳米复合材料的制备及其吸附性能研究：首先对比研究了焙烧温度对CoFe合金及MgO负载型CoFe合金纳米复合材料形貌、粒子尺寸的影响。研究发现,MgO基底的引入能够显著提高CoFe合金的热稳定性,使其在高温条件下仍保持较小的粒子尺寸,且呈高度分散状态。在此基础上,选择氧化物负载型CoFe双金属为催化剂,对苯二甲酸(TA)作为碳源,以CoFeMgAl-TALDHs为前体,经一步固态热解合成了结构均匀的CNTs/Mg(Al)O纳米复合材料,一步实现了CNTs与Mg(Al)O的原位复合,并研究了其对染料的吸附性能。研究结果表明,其对多种染料(刚果红、甲基橙、橙黄Ⅱ)均表现出优异的吸附效果,尤其对刚果红染料的最大吸附量高达Qmax=1260mg/g。机理研究发现,Mg(Al)O复合金属氧化物在吸附污染物过程中发生了LDHs结构复原,并结合CNTs材料自身优异的吸附性能,使得该复合材料对污染物的吸附能力大大提升。3.六方片状C/Mg(Al)O纳米复合材料的制备及其吸附性能研究：以MgAl-sal LDHs为前驱体,在不同焙烧温度下热解得到了一系列六方片状C/Mg(Al)O纳米复合材料,并对其进行了详细的结构表征。研究发现,Mg(Al)O纳米粒子(4-6nm)均匀分散在六方片状碳基底中,表现出非常高的热稳定性；该复合材料还拥有丰富的孔结构和较大的比表面积。将该C/Mg(Al)O纳米复合材料作为吸附剂,对其吸附性能进行研究发现,其对染料刚果红,橙黄Ⅱ及重金属离子Pb2+均表现出非常优异的吸附性能,最大吸附量分别高达Qmax=6529mg/g, Qmax=3977mg/g, Qmax=1498mg/g,远远优于文献中报道的吸附剂材料。机理研究发现,分散在碳基底中的小尺寸的Mg(Al)O纳米粒子在吸附污染物过程中发生了LDHs结构复原,形成了具有多级结构的碳负载型LDHs纳米片,提供了更多的吸附位点,并结合碳材料自身优异的吸附性能,使得该复合材料对污染物的吸附能力大大提升。此外,基于该六方片状C/Mg(Al)O纳米复合材料微米级(2-3μm)尺寸,使其可通过简单的自然沉降过程实现吸附剂的分离回收。