氨基酸辅助合成金属化合物纳米材料及其吸附性能研究

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多级微/纳结构材料不仅具备同纳米材料一样的小尺寸效应和量子效应,而且可以通过将具有低维形貌的纳米材料进行再组装,克服低维纳米材料易团聚的难题,使其具有高孔隙率和高比表面积的特性,在催化、污染物吸附、锂电池等领域表现出了突出的应用性能。因此,探索多级微/纳结构材料的新功能,开发简单、绿色、经济的多级微/纳结构材料的合成路线,具有重要的理论和实际意义。本文以生物小分子氨基酸作为辅助剂,在水热条件下,调控合成了多级结构的二硫化锡和氧化钼纳米材料;利用各种表征手段对所合成的纳米材料进行表征分析,研究了所合成纳米材料对有机物罗丹明 B的吸附性能,并阐述了材料结构与性能之间的关联。  本研究主要内容包括:⑴以硫酸亚锡为锡源,过氧化氢为氧化剂,氨基酸提供硫源且为结构导向剂,仿生水热合成了由厚度为10 nm的纳米片组装而成的花状多级结构SnS2。过氧化氢在合成中起到了氧化剂的作用,将二价锡氧化为四价锡。过氧化氢的添加顺序对于最终产物的组成及形貌有很大的影响。所得花状多级结构 SnS2对染料罗丹明 B的吸附性能的研究结果表明,吸附剂的投入量越小,吸附时间越长,染料溶液的初始浓度越高,溶液的pH值越大,其对罗丹明B分子的吸附量就越大。该吸附过程符合二级动力学模型,吸附等温线也与Langmuir吸附等温模型吻合。花状多级结构 SnS2材料对罗丹明 B染料分子的理论吸附量高达200.0 mg/g,是理想的罗丹明B吸附剂材料⑵以二水合钼酸钠为钼源,通过浓硝酸调节体系酸度,利用氨基酸辅助水热合成MoO3纳米材料。并详细考察了反应体系中氨基酸的种类、钼源与氨基酸的摩尔比、浓硝酸添加量、反应温度对氧化钼形貌的影响。最终研究结果表明,在组氨酸作为结构导向剂时,对形貌的调控作用最显著。当钼源与组氨酸的摩尔比为1:1,反应时间为24 h时,反应温度为100℃和120℃,均可得到多级结构MoO3。与100℃条件下所得MoO3相比,120℃条件下所得的多级球状结构 MoO3对染料罗丹明 B分子呈现出更好的吸附性能,理论吸附量可达134.8mg/g,其吸附等温线与Langmuir吸附等温模型吻合,吸附过程符合二级动力学模型,属于化学吸附。
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