生物活性炭纖維負(fù)載CuO降解苯酚的研究.pdf

1、生物模板法是近年來發(fā)展起來的制備納米材料的一種新技術(shù)。其方法是利用生物天然形成的結(jié)構(gòu)作為模板,通過模板在前驅(qū)體溶液浸漬、焙燒兩步法形成目標(biāo)材料。然而利用這種技術(shù)制備得到的目標(biāo)材料為單一氧化物,未能保留生物模板中的炭,而生物活性炭有很好的吸附性能,在許多領(lǐng)域尤其是催化方面有廣泛應(yīng)用。
　　 在以前的相關(guān)研究中,生物模板中的炭元素沒有得到充分利用。針對這一問題,本論文研究了活性炭纖維負(fù)載CuO的復(fù)合催化劑。CuO是降解苯酚的良好催化

2、劑,而生物活性炭纖維由于其特殊的孔道結(jié)構(gòu)具有很好的吸附性能,生物活性炭纖維負(fù)載CuO催化劑具備二者的復(fù)合作用,能有效地催化降解污水中的苯酚等有機(jī)物。
　　 作為基礎(chǔ)研究,本文選取具有典型結(jié)構(gòu)的天然植物木棉纖維為模板材料,進(jìn)行炭化、活化處理,制備具有高比表面積的生物活性炭纖維。然后再經(jīng)金屬鹽溶液的浸漬、氣氛保護(hù)燒結(jié),制備出保留有原生物模板形態(tài)的復(fù)合催化劑。
　　 本論文探索了一種利用生物模板制備生物活性炭負(fù)載氧化物的復(fù)合催

3、化劑的工藝方法。利用硝酸銅溶液為前驅(qū)體溶液,木棉纖維為模板,研究了實(shí)驗(yàn)工藝條件對合成的目標(biāo)材料的影響,確定了制備活性炭纖維的最佳工藝條件。通過對實(shí)驗(yàn)工藝的探索,實(shí)現(xiàn)了對目標(biāo)材料形貌的合理控制,成功制備出目標(biāo)材料并對其催化性能進(jìn)行了表征。
　　 本論文研究了物理和化學(xué)兩種活化方法對木棉基活性炭纖維的結(jié)構(gòu)與性能的影響。制備了木棉基活性炭纖維負(fù)載的CuO復(fù)合催化劑,分析了不同CuO負(fù)載量的催化劑在結(jié)構(gòu)、形貌等方面的特征,并測試了所制備

4、的催化劑對苯酚的吸附和降解作用。通過能譜儀(EDS)、掃描電子顯微鏡(SEM)、拉曼光譜儀、X射線衍射儀(XKD)和紅外(FTIR)、氮?dú)馕矫摳降葴y試方法對材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和表征。利用亞甲基藍(lán)吸附及苯酚降解實(shí)驗(yàn)對目標(biāo)材料的性能進(jìn)行了表征。
　　 得到如下主要結(jié)論:
　　 1.以木棉纖維作為模板,通過模板炭化、活化處理,成功制備出了木棉基生物活性炭纖維(ACFs)。得到制備高比表面積的活性炭纖維的炭化溫度為850℃、最佳

5、活化溫度為1000℃,活化劑CO2通氣量為20ml/min,活化時間為2h時制備的活性炭纖維具有最大比表面積(1400m2/g)。
　　 2.采用不同濃度的KOH、NaOH和ZnCl2對木棉炭纖維進(jìn)行活化,制備了活性炭纖維并測試分析了各組樣品的結(jié)構(gòu)和形貌特征。結(jié)果表明經(jīng)過10％的KOH和10％與40％的NaOH活化的木棉基炭纖維的比表面積較大。
　　 3.以生物活性炭纖維為模板,通過其在硝酸銅溶液中浸漬、烘干、氮?dú)獗Ｗo(hù)焙

6、燒制得了負(fù)載CuO的活性炭纖維復(fù)合催化劑?；钚蕴坷w維/CuO復(fù)合催化劑的制備工藝為:浸漬時間為24h,活性炭纖維和CuO質(zhì)量比為1:1和1:9,氮?dú)獗Ｗo(hù)焙燒溫度為350℃。
　　 4.用不同CuO負(fù)載量的CuO/生物活性炭纖維復(fù)合催化劑催化降解苯酚,催化結(jié)果表明:活性炭纖維和CuO質(zhì)量比為1:1的樣品物理吸附速度較快而活性炭纖維和CuO質(zhì)量比為1:9的樣品對苯酚的降解作用較強(qiáng)。這是因?yàn)榍罢呋钚蕴坷w維含量較大,在與苯酚的反應(yīng)過程中