随着社会和科技的不断进步,各种环境治理问题也随之而来,导致各种新型材料不断涌现。多功能纳米复合材料能够集多种功能于一身在诸多领域均表现出广阔的应用前景。其中,凹凸棒土(ATP)是一种廉价且环保的天然粘土矿物材料,江苏省盱眙市的ATP年产60万吨,原料充足丰富。为了制备高效吸附重金属的改性材料,本文选取化学气相沉积法分别制备单独不同浓度碳(C)掺杂、C/FeS共掺杂、C/N/FeS2复合的三种多功能ATP材料,并探索其在重金属吸附领域的应用。(1)以ATP为原料,采取化学气相沉积法改变乙醇浓度,探索不同改性温度和保温时间对C改性ATP材料性能的影响。结果表明在乙醇体积分数为25%,改性温度和保温时间分别为450℃和2 h条件下,对Cr(Ⅵ)吸附性能最优,100 mg·L-1的重铬酸钾溶液去除率可达68.22%,比普通ATP提高了 17.3倍。该研究的相关表征和吸附测试证明C的成功掺杂,发现C发挥支撑整个吸附反应体系发生的骨架作用。该研究对C掺杂ATP材料的表面化学研究以及在重金属吸附领域的应用具有较大的参考价值。(2)为进一步提高ATP改性材料对重金属的吸附能力,于管式炉内通过化学气相沉积法制备功能化ATP材料,改变煅烧温度、气氛等条件,掺杂改性相关元素或基团实现对材料形貌和结构的调控。实验表明,400℃下二硫化碳(CS2)蒸汽改性的ATP材料成功实现C/FeS共掺杂。该材料对Hg(Ⅱ)和Cr(Ⅵ)的去除率分别为97.61%和99.99%,表现出高效的吸附能力,且该材料成功克服ATP吸水溶胀的问题,与水分离良好。该研究首次采用化学气相沉积法一步制备环境友好的C/FeS共掺杂的ATP材料,为制备操作简单、价铬低廉、高效的吸附剂提供新思路,并在重金属吸附领域展现出良好的应用前景。(3)为探索改性ATP材料对高浓度重金属Cr(Ⅵ)的吸附行为,对无水乙醇改性后的ATP材料进一步优化,室温条件下与酸性饱和九水合硝酸铁溶液进行充分接触,冷冻干燥后同样采用化学气相沉积法在氮气下通入CS2蒸汽800℃处理。实验结果表明,所得材料为C/N/FeS2复合ATP功能材料,该材料对高浓度Cr(Ⅵ)表现出卓越的去除能力,对1000 mg·L-1的重铬酸钾溶液去除率仍然高达86%。进一步探索其机理发现FeS2起到了关键性作用,C、N掺杂起到了辅助作用。该研究为处理高浓度重金属污染废水提供了新思路和新技术。