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一文解析三维分层复合资料吸附剂的表征测验

发布时间:2022-08-11 15:49:26 来源:亚博竞猜

  在这项工作中,经过碳球的水热组成、聚苯胺的氧化聚合和ZnAl层状双氢氧化物的嵌入成长,成功地制作了一种新式的三维分层-LDH复合资料吸附剂,一起应用于水体中萘普生的吸附去除。其动力学和等温线更契合拟二级和Langmuir模型,证明晰化学吸附、单层膜和吸热进程。此外,当pH值为5.0时,-LDH在298K时对萘普生的高吸收才能为545.5mg/g,超越了曾经报导的大多数资料。别的,经过五个吸附-解吸循环后,-LDH坚持了较高的降解功率和安稳的结构组成,显现了杰出的可回收性和安稳性。此外,经过傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)剖析标明-LDH与萘普生之间存在静电相互效果、π-π相互效果和氢键效果。定量剖析、部分动态调查定位器(LOL)-π等值面和独立梯度模型进一步验证了上述的吸附机制,标明PANI和ZnAl-LDH之间的协同效应提高了萘普生的吸附去除才能。重要的是,Hirshfeld外表剖析显现,萘普生作为H键接受者,而ZnAl-LDH作为H键供体。这项工作为规划废水处理的净化资料供给了一个可行的办法。

  2. 在化学氧化聚合后,PANI均匀地包裹在CS的外表,标明初始的三维结构现已构成。同样地,在ZnAl-LDH原位拼装后,CS和CS@PANI都被均匀地包裹起来。

  4. 依据SEM-EDS元素图谱剖析(图3e),C、N、O、Zn和Al元素在整个三维结构中均匀散布,证明晰-LDH的成功制备。

  图4. (a)XRD图谱,(b)FT-IR光谱,(c)TGA曲线和DTG曲线(插图),以及(d)N2吸附-解吸等温线和孔隙散布曲线 (CS、CS@PANI、和-LDH的孔径散布曲线. 经过XRD剖析得到的样品的结晶结构。

  关于CS来说,130℃之前的失重是因为吸附的水分子的蒸腾。此外,130-800℃之间的失重与外表官能团的分化和热解有关,关于CS@PANI而言,有三处显着的失重拐点。值得注意的是,和-LDH显现出相似的质量丢失。120℃之前的质量丢失归因于吸附水的蒸发,而120-190℃之间的分量丢失则归因于层间水的开释。此外,超越380℃的分量丢失与ZnAl-LDH的分化和CS的热解有关,在-LDH中也含有PANI的分化。

  为了评价这些组成的吸附剂的吸附才能。对CS、CS@PANI、和-LDH进行吸附去除水溶液中的萘普生的影响要素测验及功能测验。

  -LDH的FT-IR光谱在萘普生吸附前后进行了比较(图7a)。萘普生在2975、1584、1386和1209 cm-1的典型峰别离归因于C-H、萘环的C-C、C-O和芳基-O的拉伸振荡,但是,在萘普生吸附后,C-O和芳基-O的拉伸振荡的峰都产生了偏移,或许与萘普生和-LDH之间的氢键有关。一起,因为萘普生的萘环和-LDH的芳香环之间的π-π相互效果,复合资料中的相关特征峰在吸附后会产生偏移。

  萘普生吸附后,C 1 s和O 1 s的峰强度略有下降,结合能向低结合能搬运。在图7e中,C-O和C-O的结合能有细微的移动,而且峰面积添加,标明萘普生分子的羧基与-LDH的羟基之间或许存在氢键。量子化学理论核算:

  本研讨成功地组成了三维分层的-LDH复合资料,其对萘普生表现出高效的净化才能,吸收量大,吸附功率高,可重复性好。此外,与CS@PANI和比较,-LDH对萘普生的去除功率有所提高,标明PANI和ZnAl-LDH之间的协同效应对萘普生的吸附起着至关重要的效果。别的,-LDH在萘普生吸附前后的FT-IR和XPS剖析标明其内涵的吸收机制,其主要包含静电相互效果、π-π相互效果和氢键。一起,选用量子化学理论核算来进一步探究其吸附机制。对萘普生分子外表的定量剖析猜测了亲电反响的反响点,标明晰静电和π-π的相互效果。萘普生的LOL-π等值面和π电子密度等值面进一步验证了π-π相互效果。独立梯度模型剖析标明或许存在氢键,重要的是,Hirshfeld外表剖析和指纹图谱剖析显现,萘普生的羧基氧表现为H键接受者,而ZnAl-LDH中的氢则表现为H键供体,氢键的供体-受体联系经过视觉图画生动地出现出来。总归,三维分层的-LDH复合资料远景可期。