Cu/Mn/Fe/MoS2纳米复合材料的设计合成和对染料降解性能的研究

摘要

近年来，多功能化的磁性纳米复合材料是一个重要的研究课题。而二元金属氧化物磁性纳米复合材料是一类具有特殊性质的无机功能化材料。这种材料在催化领域、生物磁性分离、核磁成像、药物载体、酶反应和环境污染治理方面都引起了广泛的关注。本论文集中研究了二元金属氧化物磁性纳米材料的合成、形貌粒径的控制和在有机染料甲基蓝降解方面的应用，包括如下三部分工作:
　　1.在油胺和二苄醚体系中，利用乙酰丙酮铁(III)和乙酰丙酮铜(II)通过热分解法合成单分散的 CuFe2O4纳米粒子，并将其功能化修饰成 CuFe2O4-DIB-PEG-NH2来增强其亲水性，用于降解水中的四种有机染料(甲基蓝、甲基橙、罗丹明B和罗丹明6G)。经过一系列实验发现，CuFe2O4-DIB-PEG-NH2纳米粒子不仅可以高效的催化降解甲基蓝溶液，也可以从混合溶液(甲基蓝-甲基橙，甲基蓝-罗丹明6G，甲基蓝-罗丹明B)中选择性的降解甲基蓝，并在较短时间(15分钟和18分钟)内得到预期效果。CuFe2O4-DIB-PEG-NH2纳米催化剂在循环十次后Cu的损失量很低，稳定性强，这说明 CuFe2O4-DIB-PEG-NH2纳米催化剂可以克服均相催化剂的缺点，用于从废水中高效降解和选择性催化降解甲基蓝染料。
　　2.在油酸体系中，利用乙酰丙酮铁(III)和乙酰丙酮锰(II)通过热分解法合成单分散的 MnFe2O4纳米粒子，并通过控制质量比和温度来合成不同粒径和形貌的MnFe2O4磁性纳米粒子：4 nm(球形)、18 nm(圆盘形)、27 nm(近立方体)。经过一系列实验证明三种不同粒径和形貌的 MnFe2O4纳米粒子对四种染料呈现出不同水平的催化降解能力并遵循以下规律:4 nm(球形)>18 nm(圆盘形)>27 nm(近立方体)，这个规律和比表面积与原子排布有关。而且，MnFe2O4-DIB-PEG-NH2在循环十次后所表现出的高效性、稳定性和可持续性，这些因素都说明所合成的MnFe2O4-DIB-PEG-NH2为稳定的纳米催化剂，其在环境水污染修复方面具有重要的意义。
　　3.以MnFe2O4-DIB-PEG-NH2和MoS2作为前驱体，通过水热法合成核壳结构的MnFe2O4-DIB-PEG-NH2@MoS2，并通过实验研究不同浓度的硫代乙酰胺、钼酸铵和MnFe2O4-DIB-PEG-NH2对形成 MnFe2O4-DIB-PEG-NH2@MoS2形貌和粒径的不同影响，同时用其中合成形貌为球形、疏松多孔的MnFe2O4-DIB-PEG-NH2@MoS2对四种染料进行吸附实验，实验结果表明MnFe2O4-DIB-PEG-NH2@MoS2对甲基蓝有选择性吸附作用，且在39分钟内达到最大吸附量142.77mgg-1。在甲基蓝-甲基橙、甲基蓝-罗丹明6G和甲基蓝-罗丹明B混合溶液中可以选择性吸附甲基蓝，且吸附效果良好。这些结论说明MnFe2O4-DIB-PEG-NH2@MoS2的这些性能对环境中有机染料污染物的除去有重要的意义。

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西北师范大学研究生学位论文作者信息

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第一章 绪论

1.1 引言

1.2 磁性纳米材料

1.3磁性介孔纳米复合材料

1.4 染料废水处理的研究

1.5 本论文的选题意义

参考文献

第二章 单分散的CuFe2O4纳米粒子从混合水溶液中高效且选择性的降解有机染料甲基蓝

2.1 引言

2.2 CuFe2O4纳米粒子的制备，功能化及其表征

2.3 结果与讨论

2.4 结论

参考文献

第三章 不同形貌和粒径的MnFe2O4纳米粒子在选择性降解四种有机染料方面的应用

3.1 引言

3.2 实验步骤

3.3 结果与讨论

3.4 结论

参考文献

第四章 不同形貌MnFe2O4-DIB-PEG-NH2@MoS2的合成及其在选择性吸附有机染料甲基蓝方面的应用

4.1 引言

4.2 实验步骤

4.3 结果与讨论

4.4 结论

参考文献

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 研究展望

硕士期间发表论文

致谢