二维MXene材料在水环境中的吸附性能和聚集行为的研究

发布时间：2024-02-23 18:59

　　二维过渡金属碳/氮化物(MXene)因其独特的结构和出色的理化性质,已成为诸多领域如能源储存、传感、催化、生物应用及环境污染治理等中的研究热点之一。在MXene材料不断生产及应用过程中,其不可避免地被排放进入到水环境中,然而其进入水环境后是否会对生态环境造成危害尚未得知。因此,研究MXene在水环境中的行为对预测MXene的迁移归趋规律以及评估其环境风险具有重要的意义。本论文对MXene材料对水环境中的污染物的吸附行为及其在真实水环境中的聚集行为及稳定性进行了探索。主要内容如下:(1)对二维少层Ti3C2Tx纳米片吸附水中的U(Ⅵ)和Co(Ⅱ)的性能进行了研究。宏观吸附实验结果显示Ti3C2Tx纳米片对U(Ⅵ)/Co(Ⅱ)的吸附显著受环境条件如pH、离子强度和温度等影响。在pH为5.5且温度为298K时,U(Ⅵ)和Co(Ⅱ)在Ti3C2Tx纳米片的最大吸附量分别可达到120.82和93.82 mg.g-1。U(Ⅵ)的吸附在5 min内即可达到平衡,Co(Ⅱ)的吸附在30 min内达到平衡,吸附动力学均符合准二级动力学模型。微观表征测试表明Ti3C2Tx表面的含氧官能团参与了 U(Ⅵ)和...

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 MXene材料概述
        1.1.1 MXene的结构特点
        1.1.2 MXene的合成方法
        1.1.3 MXene的性质与应用
    1.2 MXene在水环境中应用和行为的研究现状
        1.2.1 MXene材料在水环境中的吸附应用
        1.2.2 MXene材料在水环境中的聚集特性
    1.3 本论文的研究意义和内容
        1.3.1 研究意义
        1.3.2 研究内容与技术路线
第2章 吸附和聚集的基本理论和研究方法
    2.1 吸附的基本理论和研究方法
        2.1.1 吸附动力学
        2.1.2 吸附等温线
        2.1.3 吸附热力学
        2.1.4 吸附反应研究方法
    2.2 聚集的基本理论和研究方法
        2.2.1 双电层结构和电动电势
        2.2.2 临界聚沉浓度的测定
        2.2.3 聚集动力学的确定
        2.2.4 聚集行为研究方法
第3章 水环境中Ti₃C₂T_x纳米片的吸附性能
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 主要实验试剂及仪器
        3.2.2 纳米片的制备
        3.2.3 批量吸附实验
        3.2.4 材料结构与形貌表征
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 表征分析
        3.3.2 吸附动力学研究
        3.3.3 pH与离子强度对吸附的影响
        3.3.4 等温吸附及热力学行为研究
        3.3.5 吸附机理
    3.4 本章小结
第4章 Ti₃C₂T_x纳米片在水环境中的聚集行为
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂及仪器
        4.2.2 Ti₃C₂T_x纳米片的制备
        4.2.3 材料结构与形貌表征
        4.2.4 聚集实验
        4.2.5 聚集动力学研究
        4.2.6 长期稳定性研究
        4.2.7 不同类型水的制备和特性
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 表征分析
        4.3.2 pH对Ti₃C₂T_x纳米片稳定性的影响
        4.3.3 Ti₃C₂T_x纳米片的聚集行为
        4.3.4 Ti₃C₂T_x纳米片的聚集动力学
        4.3.5 真实水环境中Ti₃C₂T_x纳米片的聚集行为
    4.4 本章小结
第5章 全文总结与展望
    5.1 主要结论
    5.2 主要创新点
    5.3 后续研究方向
参考文献
致谢
在读期间发表的学术论文以及获得奖励



本文编号：3907817